氢氯混合气体见光爆炸实验的创新设计

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氢氯混合气体见光爆炸实验的创新设计

一、设计意图：

氢氯混合气体见光爆炸实验从实验准备到课堂演示步骤烦琐，实验成功率低，并且实验过程中有毒气体的污染严重。本设计是利用常规仪器及简单自制仪器实现制备气体——混合气体——见光爆炸——尾气处理的一体化实验设计，以简单的装置、灵活的控制、最小的污染、最明显的爆炸效果完成实验演示，并达到装一次药品重复进行多次爆炸的实验效果。

二、实验器材：

1、仪器：具支玻璃管（自制） 串联药匙（自制） 广口瓶（2个） T型管（2个） 止水夹（2个） 带活塞的玻璃导管 安全管 橡皮管 小气球 闪光灯

2、药品：KMnO4固体、MnO2固体、Zn粒、浓NaOH溶液、浓盐酸

3、自制仪器的简介：

具支玻璃管：利用锉刀锉掉具支试管底部即可(如图一)。

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串联药匙：取两个大小适合的塑料瓶盖,在瓶盖测面上规则钻上一些小孔,用一根铁丝将两个瓶盖穿起,调节好间距并固定(如图二)。

三、装置及原理：

1、装置图： 图三

2、原理：

2KMnO4 + 16HCl ＝ 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O

Zn + 2HCl ＝ ZnCl2 + H2↑

MnO2 + 4HCl(浓)＝ MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O

H2 + Cl2 ＝ 2HCl

Cl2 + 2NaOH ＝ NaCl + NaClO + H2O

实验过程中并不需加热，我们可以利用锌与盐酸反应、高锰酸钾与盐酸反应的热量促使二氧化锰与浓盐酸反应，以补充反应过程中不断消耗的氯气。可以达到装一次药品重复进行多次爆炸的实验效果。

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四、操作步骤：

1、检查气密性：连接装置，在爆炸管管口套上小气球。打开K1、K2、K3，挤压气球，广口瓶Ⅱ中有气泡产生，松手后，T型管中有一段液柱上升，证明气密性良好。

2、装药品：先在广口瓶Ⅰ中倒入约80mL浓盐酸，再在广口瓶Ⅱ中倒入约80mL浓氢氧化钠溶液，然后在串联药匙的A匙中加入约2克KMnO4，在B匙中加入约3克Zn粒，并在Zn粒上面加入约2克MnO2，调节好串联药匙使固液反应物间不发生接触，连接装置。

3、排空气：关闭K3，打开K1和K2，挤压气球，调节串联药匙，使A匙浸入浓盐酸中，当爆炸装置中出现明显黄绿色时，再将气球慢慢捏扁，排出所有空气。

4、混合气体：关闭K2，调节串联药匙，使B匙也浸入浓盐酸中，当有大量白雾出现在爆炸管时，迅速调节药匙使A、B匙均脱离液面，关闭K1并打开K3。轻轻挤压气球，调节气球大小并使气体充分混合。

5、混气爆炸：将充电的闪光灯对着爆炸管，距离3—5厘米，按下闪光按钮，混合气体爆炸。

6、在爆炸管管口套上小气球，重复3—5步操作，可观察到多次爆炸现象。

五、实验创新点：

1、实现了制备气体——混合气体——见光爆炸——尾气处理的一体化实验设计，简化了实验装置，降低了实验准备的工作量，提高了实验的安全性和成功率。

2、本实验通过调节自制的串联药匙，能灵活地控制固液反应物的接触与分离，加强了实验的可控制性。

3、实验过程中产生的气流控制在一个回路中，并有专门的尾气处理装置，最大限度地减小了氯气对环境的污染。

4、实验过程中巧妙地利用锌粒与盐酸及高锰酸钾与盐酸反应产生的热量促使二氧化锰与浓盐酸在不用酒精灯加热的条件发生反应，以补充不断消耗的氯气。

5、本实验改进后安全性强，反应时间短，爆炸现象明显，特别是能实现装一次药品重复进行多次爆炸实验的效果，非常适合课堂演示。

六、注意事项：

1、实验过程中如果使用普通玻璃材料的具支玻璃管须在铁夹内侧垫上一层防震海绵或泡沫，并选用薄壁的小气球。

2、实验利用气球混合气体时，要注意调节气球大小，一般混合气体刚刚充满小气球即可，如气球中气体过大，则有可能爆炸威力太大而导致爆炸管震裂。有条件的话，最好使用透明度高的具支有机玻璃管。

3、使用闪光灯时，强光只能对准具支玻璃管，不能对准气体发生装置。

4、当观察到具支玻璃管中充满氯气后，再出现较多白雾时是混合气体第一次见光爆炸的最佳时机

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