用氨水溶液吸收氯氣尾氣

1、用氨水溶液吸收氯氣尾氣【課題名稱】 用氨水溶液吸收氯氣尾氣?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1、指出實(shí)驗(yàn)室制取氯氣在尾氣吸收處理上的不足。2、探索用氨水溶液代替NaOH 溶液作為尾氣吸收液的可行性。3、對(duì)蘇教版課本上氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的原理解釋提一點(diǎn)建議?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、用 NaOH 溶液做吸收液做Cl 2 NaOH 噴泉實(shí)驗(yàn)2、用氨水溶液做吸收液做Cl 2 氨水噴泉實(shí)驗(yàn)【教學(xué)難點(diǎn)】 用氨水溶液吸收氯氣尾氣，高效但不倒吸的理由【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1 實(shí)驗(yàn)用品：燒杯、試管、導(dǎo)管、橡膠管（含止水夾）、注射器、圓底燒瓶（含雙孔塞）。氯氣、市售濃氨水、飽和NaOH 飽和溶液。2 實(shí)驗(yàn)類型： 演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)3 實(shí)驗(yàn)裝置4實(shí)驗(yàn)過程4.

2、1發(fā)現(xiàn)問題不論哪一種版本的教材，實(shí)驗(yàn)室制取氯氣，眾所周知，用NaOH 溶液吸收尾氣（裝置如圖 1）。在實(shí)驗(yàn)開始后，有氣泡從NaOH 溶液中逸出，毫無疑問，這是裝置中的空氣被排出體系。但在隨后的實(shí)驗(yàn)中，仍然有氣泡從溶液中逸出，且空氣中的氯氣味也越來越濃。我以為是裝置氣密性不嚴(yán)或更換集氣瓶引起了氯氣泄漏。隨后我調(diào)整思路：更換裝置，重新實(shí)驗(yàn)，尤其檢查氣密性，且實(shí)驗(yàn)途中不更換集氣瓶，確保氣體出口的唯一性。實(shí)驗(yàn)時(shí)用蘸有濃氨水的玻璃棒在所有接口、出口處檢驗(yàn)，NH 4Cl 白煙只在 NaOH 溶液液面上出現(xiàn)，反應(yīng)方程式為：3Cl 2 + 8NH 3 = 6NH 4Cl + N 2 。顯然，氯氣未被NaOH

3、溶液完全吸收，且逸出明顯。隨著實(shí)驗(yàn)的延續(xù)，NaOH 溶液也逐漸呈現(xiàn)淡淡的黃綠色。隨后，我通過增加NaOH 溶液的濃度、增加導(dǎo)管在溶液中的深度、在導(dǎo)管末端增加布有小孔的乳膠頭等措施來促進(jìn)Cl 2 和 NaOH 的反應(yīng)，結(jié)果徒勞。說明：吸收氯氣尾氣，所用NaOH 溶液的濃度，在各種版本的教材上，均沒有明確。上述實(shí)驗(yàn)中，我先配得NaOH 飽和溶液（在288K 時(shí)， NaOH 溶液的物質(zhì)的量濃度26.4mol/L ），分別用體積比為 1:10、 1:5 、 1:1共三種濃度的溶液進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)。4.2提出猜想針對(duì) Cl 2 和 NaOH 的反應(yīng)，從化學(xué)熱力學(xué)角度看，反應(yīng)能徹底進(jìn)行。從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度看，化

4、學(xué)反應(yīng)速率不快。我對(duì)用NaOH 溶液吸收氯氣尾氣的實(shí)效產(chǎn)生了懷疑。4.3實(shí)驗(yàn)探究用 NaOH溶液做吸收液做Cl 2 NaOH噴泉實(shí)驗(yàn)受 NH 3 噴泉實(shí)驗(yàn)原理的影響，我設(shè)計(jì)了如圖2 所示的Cl2NaOH 噴泉實(shí)驗(yàn)， 來定性感受兩者的反應(yīng)速率。當(dāng)用針筒推入約3ml 的 NaOH 溶液后，燒瓶中沒有出現(xiàn)噴泉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。等候二分鐘，導(dǎo)管中的液面也不上升。接著，我輕輕晃動(dòng)裝置，才看到導(dǎo)管中的水慢慢爬升，噴口有水流出，隨即又停止。可見，晃動(dòng)裝置，促進(jìn)了氣液混合，加快了反應(yīng)的進(jìn)行。每晃動(dòng)一次，液面上升一次，如此循環(huán)，直到水幾乎充滿整個(gè)燒瓶。結(jié)合氯氣的純度和存在的誤差，實(shí)驗(yàn)表明，Cl2 和 NaOH 的反應(yīng)，

5、是能徹底進(jìn)行的。但反應(yīng)速率較慢。不能出現(xiàn)類似氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的噴射現(xiàn)象，是由于兩者不能瞬間快速反應(yīng)，無法引起燒瓶內(nèi)氣壓驟降。可見，在實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時(shí)，又因氯氣的生成速率大于NaOH 溶液吸收氯氣的速率。所以，用圖1 的方法吸收氯氣尾氣是不會(huì)形成倒吸的。說明：此Cl 2 NaOH 噴泉實(shí)驗(yàn)，也分別使用體積比為1:10 、1:5 、 1:1 共三種濃度的溶液進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)。那么如何加快吸收氯氣的速率呢？我想還是從根本上來解決：換吸收液。用氨水溶液做吸收液做Cl 2 氨水噴泉實(shí)驗(yàn)收集同等條件下的氯氣，市售濃氨水（含氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為改用氨水溶液做吸收液， 利用圖 25%28% ，物質(zhì)的量濃度約為2 進(jìn)行對(duì)比實(shí)

6、驗(yàn)， 當(dāng)推入約3ml13.3 mol/L 14.8 mol/L ）后，噴泉現(xiàn)象立即產(chǎn)生，進(jìn)水量約占容器因濃氨水的強(qiáng)烈揮發(fā)，相比于2/3 容積，液面上方充滿白煙。Cl 2 和 NaOH 反應(yīng)的氣液接觸，氯氣和氨氣的氣氣接觸要充分得多，顯然化學(xué)反應(yīng)速率也快得多。雖然反應(yīng)物的化學(xué)性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的根本因素，但限于本人的知識(shí)面，不能給予解釋，所以只能從兩者接觸程度這個(gè)外因給予說明。接著，我又做了如圖 3 所示的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)把市售濃氨水沿試管壁緩緩倒入集滿氯氣的試管時(shí)，除了看到白煙外，還聽到響聲、看到火光、感到試管壁發(fā)燙。再次說明氯氣和氨氣反應(yīng)快速、劇烈。5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論綜上所述，我把吸收氯氣尾氣的裝置設(shè)

7、計(jì)為如圖4。用長試管內(nèi)盛適量氨水溶液（體積比 1:1 ）來吸收尾氣。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：聽見輕微響聲、看到試管中下部有白煙、摸到試管外壁升溫、沒有火光。那么圖4 實(shí)驗(yàn)為什么又不倒吸呢？是因?yàn)榉磻?yīng)生成了氮?dú)?，使得Cl 2 和氨水溶液短暫分離，反應(yīng)瞬間停止，當(dāng)?shù)獨(dú)馀懦螅珻l 2和氨水溶液繼續(xù)接觸反應(yīng)，如此循環(huán)。氯氣氨水噴泉實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)水量同樣不會(huì)充滿整個(gè)容器，其原因也是因?yàn)榉磻?yīng)生成了氮?dú)?，使得進(jìn)水量約占容器 2/3 容積，。事實(shí)勝于雄辯，用氨水溶液代替NaOH 溶液作為尾氣吸收液，實(shí)驗(yàn)操作安全可靠，吸收液用量少，尾氣吸收快、無氯氣泄漏等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)了氨氣的還原性（課本上沒有），強(qiáng)化了氯氣的氧化性等化學(xué)知識(shí)，這是一個(gè)意外收獲。6 一個(gè)建議針對(duì)氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)把人教版和蘇教版課本上的有關(guān)原理解釋進(jìn)行對(duì)比，見表1：表 1江蘇現(xiàn)行兩種教材中的噴泉實(shí)驗(yàn)原理解釋教 材版 次原理解釋蘇教版2009 年 6 月第5 版氨極易溶于水。人教版2007 年 3 月第3 版氨極易溶于水，且溶解的快?？梢姡私贪鎳娙獙?shí)驗(yàn)原理解釋的更全面。所以，我建議：蘇教版在解釋實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，不能僅解釋到反應(yīng)熱力學(xué)的知識(shí)層面，還要兼顧到反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)層面。象人教版一樣解釋，讓學(xué)生更全面的理解氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)