“潔廁靈和84消毒液混用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”及 “氫氯光照實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)”

王昆 邢霞

摘 要：實(shí)驗(yàn)一巧妙利用Y型管對(duì)潔廁靈和84消毒液混用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，操作方便，現(xiàn)象明顯且層次分明，直觀體現(xiàn)了兩者混用后產(chǎn)生氯氣的強(qiáng)烈程度。該實(shí)驗(yàn)可作為學(xué)生“科學(xué)探究”的素材，應(yīng)用于指向?qū)W科核心素養(yǎng)的命題設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)二對(duì)氫氯混合氣體光照爆炸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了再改進(jìn)，創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在氫氣、氯氣的收集途徑以及光照爆炸的發(fā)生裝置上，使實(shí)驗(yàn)更易操作，氫氣、氯氣的體積比例得以更好控制。

關(guān)鍵詞：潔廁靈;84消毒液;氫氯光照實(shí)驗(yàn)

一、潔廁靈和84消毒液混用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

盡管商家已經(jīng)在“潔廁靈”瓶標(biāo)上明確寫(xiě)明：“請(qǐng)勿與漂白劑或其他化學(xué)產(chǎn)品一起使用，以免產(chǎn)生有害氣體。”在“84消毒液”瓶標(biāo)上明確提示：“若與酸性制品或其他清潔產(chǎn)品混合使用，可能產(chǎn)生有害人體的氣體。”但兩者混用引起的中毒事件仍時(shí)有發(fā)生。

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）指出“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)要素之一，其素養(yǎng)水平三指出：具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，有將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)，能依據(jù)實(shí)際條件并運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和方法解決生產(chǎn)、生活中簡(jiǎn)單的化學(xué)問(wèn)題。

于是筆者巧妙利用Y型管對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，較相關(guān)實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，易操作，現(xiàn)象明顯且有層次。

操作如下。

（1）小心將84消毒液滴入Y型管的一側(cè)，將潔廁靈滴入Y型管的另一側(cè)，為防止干擾，勿將滴管碰觸Y型管壁。（為避免濃鹽酸揮發(fā)造成的提前產(chǎn)生氯氣的現(xiàn)象，潔廁靈在84消毒液之后放入。）

（2）在瓶口放置濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，蓋上橡皮塞。（原料有限，產(chǎn)生的氯氣有限，不會(huì)將橡皮塞沖出。）

（3）傾斜Y型管，使兩側(cè)試劑充分接觸。

可以觀察到，濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙自下至上明顯變藍(lán)，這說(shuō)明此反應(yīng)產(chǎn)生了氯氣。但一段時(shí)間后，自下至上又明顯褪色，這說(shuō)明氯氣繼續(xù)將碘單質(zhì)氧化，從而導(dǎo)致藍(lán)色褪去。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相當(dāng)明顯，層次分明，不僅在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中加強(qiáng)了學(xué)生的安全意識(shí)，還能通過(guò)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)。另外，此實(shí)驗(yàn)可作為學(xué)生“科學(xué)探究”的素材，應(yīng)用于指向?qū)W科核心素養(yǎng)的命題設(shè)計(jì)。

示例如下。

據(jù)新聞報(bào)道，有人為了增強(qiáng)漂白、殺菌和消毒能力，將潔廁靈（主要成分：濃鹽酸）和84消毒液（主要成分：NaClO）混合使用，結(jié)果殺菌消毒能力沒(méi)增強(qiáng)，反而生成了黃綠色氣體，把自己熏到中毒。小明同學(xué)就此現(xiàn)象展開(kāi)了模擬實(shí)驗(yàn)：將潔廁靈、84消毒液分裝在Y型管的兩側(cè)，用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在瓶口，塞緊活塞（若控制合適用量，氣體產(chǎn)生的量不足以使活塞彈開(kāi)）。

（1）傾斜Y型管，將兩側(cè)液體混合后，濕潤(rùn)的淀粉KI試紙明顯變藍(lán)，寫(xiě)出兩側(cè)液體發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式： 。

（2）反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)自下至上出現(xiàn)了藍(lán)色逐漸褪去的現(xiàn)象，你認(rèn)為可能的原因是： 。（用語(yǔ)言或者化學(xué)方程式表示）

（3）潔廁靈中通常會(huì)加入綠色或紅色的色素物質(zhì)，來(lái)指示潔廁靈已發(fā)揮作用，當(dāng)兩者混合時(shí)，發(fā)現(xiàn)顏色變淺，可能的原因是什么？

（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，未將兩側(cè)傾倒混合時(shí)，試紙已有部分變藍(lán)，你認(rèn)為可能的原因是什么？

二、氫氯光照實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)

人教版教科書(shū)中，對(duì)氫氣和氯氣在光照條件下迅速化合而爆炸的實(shí)驗(yàn)表述如下：把新收集到的一瓶氫氣和一瓶氯氣口對(duì)口地放置，抽去瓶口間的玻璃片，上下顛倒幾次，使充分混合。取一瓶混合氣體，用塑料片蓋好，在距集氣瓶約10cm處點(diǎn)燃鎂條。此實(shí)驗(yàn)存在以下不足：實(shí)驗(yàn)室制氯氣的裝置復(fù)雜;氫氣、氯氣混合時(shí)可能逸出;反應(yīng)物用量大，爆炸時(shí)對(duì)空氣造成一定的污染。

已有文獻(xiàn)中關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：第一，巧妙利用濃鹽酸能和高錳酸鉀快速制備氯氣，能和鋅?？焖佼a(chǎn)生氫氣的原理，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置合二為一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，但氧化還原過(guò)程中副產(chǎn)物太多;第二，用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室方法制備，并用排飽和食鹽水的方法收集氫氣和氯氣，創(chuàng)新點(diǎn)集中在對(duì)光照實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn);第三，鑒于此實(shí)驗(yàn)較易失敗而進(jìn)行的反應(yīng)原理的理論研究。在以上研究中，張改花老師選用的真空罩可以有效防止環(huán)境污染，但是操作相對(duì)復(fù)雜;趙亭老師選用的儀器相對(duì)方便，但是收集氫氣、氯氣仍是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室方法，步驟煩瑣。

本實(shí)驗(yàn)擬在減少氫氣、氯氣用量的前提下，對(duì)氫氣、氯氣的發(fā)生裝置重新進(jìn)行選擇。氫氣、氯氣除了可以單獨(dú)制備外，它們同時(shí)是電解飽和食鹽水的產(chǎn)物。上海市格致中學(xué)教師研制的電解飽和食鹽水的裝置，不僅可以讓學(xué)生直觀地看到電解飽和食鹽水的過(guò)程，還能作為收集純凈氫氣、氯氣的有效途徑。整個(gè)裝置設(shè)有自動(dòng)報(bào)停裝置，當(dāng)氫氣、氯氣收集滿后，電解實(shí)驗(yàn)自動(dòng)停止。

收集氣體的裝置改用10mL的注射器，不僅方便讀出氫氣和氯氣的體積，而且注射器的使用還使得爆炸的方向具有了可預(yù)測(cè)性。

操作如下：在陽(yáng)極和陰極分別收集5mL的氯氣和氫氣，將注射器針頭豎直插在橡膠塞上，起支撐固定作用，同時(shí)起到密封作用。當(dāng)燃著的鎂條靠近混合氣體時(shí)發(fā)生劇烈爆炸，將針筒活塞向上彈出。

結(jié) 語(yǔ)

潔廁靈和84消毒液反應(yīng)的發(fā)生裝置簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，現(xiàn)象明顯直觀，不僅可以進(jìn)行學(xué)生或者市民的安全教育，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)。

在氫氣、氯氣光照爆炸的實(shí)驗(yàn)中，拓展氫氣、氯氣收集途徑——利用電解飽和食鹽水裝置進(jìn)行收集，使得收集裝置更簡(jiǎn)單便攜。改進(jìn)光照爆炸發(fā)生裝置，不僅所需反應(yīng)物的體積可明確讀出，總用量少，還可預(yù)見(jiàn)爆炸發(fā)生時(shí)活塞彈出的方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]劉玉榮，秦珍珍.氯氣制備與性質(zhì)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教與學(xué)，2019（2）：90-92.

[3]王秀榮.氯氣的制備與性質(zhì)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育（中英文），2018（1）：72-74.

[4]李振琦.對(duì)氫氯混合氣光照爆鳴實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)教學(xué)，2006（12）：11.

[5]王東方.氫氯混合氣體光照爆炸實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育，2011（9）：70.

作者簡(jiǎn)介：王 昆（1985—），女，山東聊城人，中學(xué)一級(jí)教師，博士，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。