氯气与氢气的光爆反应

实验十氯气与氢气的光爆反应

化教余燕芳107012010049

【实验教学研究目的】

1.掌握氯气与氢气混合光爆实验成功的关键及实验技能。

2.探讨Cl2、H2混合光爆最佳体积比及二者混合时间的长短对实验效果的影响，培养探究

意识，学习实验探究方法。

3.探讨成功演示该实验的简易装置及操作，培养实验创新能力。

4.探讨Cl2、H2混合光爆演示实验的教法，训练演示技能。

【实验教学研究内容】

一、实验原理

1、 Cl2的制法

2KMnO4+16HCl==2MnCl2+5Cl2↑+2KCl+8H2O

2、 H2的制法 Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑

3、光爆反应方程式

实验装置

操作：利用同一装置以排饱和食盐水用试管收集氯气和氢气。先收集氯气，待氯气

收集了2/3后再收集氢气。用涂过凡士林的滤纸盖在收集好混合气体的试管上，利

用点燃的镁条所发出耀眼的白光作为光照，观察Cl2:H2的光爆实验。

1、因为氢气的爆炸极限是9.8%-52.8%，故为了光爆反应更易发生，因使Cl2:H2=2：1

（体积比）。

2、又因为Cl2的密度比空气重，Cl2密度比空气轻，所以后收集到的H2会往试管上部走，

充分与Cl2接触混合，有利于光爆反应，故先收集Cl2，后收集H2。

3、用排饱和食盐水法收集气体是因为氯气和氢气难溶于饱和食盐水中，且饱和食盐水

会吸收HCl气体

4、本实验选择用试管收集，因为试管体积小，收集到气体的量少，所以一段镁条所提

供的光强能够使Cl2和H2发生光爆反应。若用集气瓶收集的话，一段镁条所提供的光强不足以使Cl2和H2发生光爆反应。

注意： 1. Cl2有毒，不要泄漏，以免发生意外。

2.收集的气体必须纯净，不混入空气。

【思考与讨论】

一、从Cl2、H2混合光爆的化学反应原理看，实验成功的关键是什么？

1、尽量避免氢气、氯气中混入空气

氯气和氢气的混和气体在光照条件下因发生强烈的反应而爆鸣。反应的机理是氯分

子受到一定能量的光线照射时，吸收了光量子，分裂成自由的氯原子，氯原子跟氢

分子反应，产生氢原子，氢原子又跟氯分子反应，这样的反应反复进行，反应链不

断增长。但是，当氯气和氢气的混合物中混进了氧气时，氧分子将跟氯原子发生反

应，导致前述反应链的中止。

2.保证氯气过量,即Cl2：H2=2：1（体积比）。

3.保证有足够强的光强

经镁光照射几秒钟后，爆鸣现象才会出现，因此镁条要足够长，发光足够强。

通常采用两根长约15厘米的镁条、扭在一起点燃或。选用试管收集气体。

4、注意均匀混和

光照前氢气与氯气均匀混和，这是获得爆鸣成功的另一关键。

二、本实验有哪些不安定因素（含环境污染）？

氯气是有毒气体，容易造成实验污染；氢气和氯气要达到一定比例，否则实验容易失败。

三、按不同体积比混合气体，有哪些方法？

利用排饱和食盐水法收集气体时，可以根据排出水量的多少来判断不同体积比的混合气体。

四、影响Cl2、H2混合光爆的因素有哪些？如何控制其他因素来完成本次实验研究的内容？

氯气和氢气的体积比；氯气和氢气的混合时间；光照强度（可用相同的方法得到相同的光照强度，如点燃镁条）

【实验改进】

改进装置：一、

二、利用电解饱和食盐水制氢气和氯气，可获得Cl2：H2=1：1（体积比）

【教学片段】

【导入】同学们知道氯气和氢气的混合气体在点燃的条件下的反应现象是什么吗？

【回答】安静地燃烧，发出苍白色的火焰

【提问】那反应方程式是怎么写的呢？请XX同学上来书写下。

【板书】

【讲述】请同学们想想如果在光照条件下氯气和氢气的混合气体会有什么现象呢？

今天我们就来探究下这个问题。要想探究这个问题，我们就得先制得反应物氯气和氢气，那请同学们思考下如何制氯气和氢气呢？可以通过什么反应来制得氯气和氢气呢？各位同学有什么想法么？

【回答】……..

【讲述】我们可以通过高锰酸钾和浓盐酸的反应来制得氯气，通过锌粒和稀硫酸的反应来制得氢气。请两位同学上台来写下这两个方程式。

【板书】

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

H2的制法 Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑

【设问】同学们有没有发现一个疑问，为什么制氢气是不用锌和稀盐酸反应而要用锌和稀硫酸反应么？（思考发言）

【讲解】因为氯气和氢气的光照反应要用纯度高的氯气和氢气，而稀盐酸易挥发，如果用稀盐酸的话制得的氢气中就容易参杂有稀盐酸气体，是氢气不纯。

【讲述】知道了怎么制得氯气和氢气后，那想想该采用什么样的发生装置和收集装置呢？因为这两个反应都是固液反应，所以可以用固液发生装置（详见上述实验装置）。将固体置于锥形瓶中，液体置于长颈漏斗中。因为氯气和氢气在饱和食盐水中溶解度较低，故可用排饱和食盐水收集。

那如何混合氯气和氢气呢?可以有几种方法呢？（同学思考发言）

我们可以采用这种方法，就是将氯气集于一试管中，待试管中水排掉一定量后，再用此试管收集氢气。我们可以根据先后排水的体积来确定氯气和氢气的体积比。【提问】请同学们思考先收集氯气好还是先收集氢气好呢？

【回答】依据气体密度确定，先收集密度较大的氯气好。因为氢气密度比较低，后收集的氢气会上升有利于与氯气混合均匀。

【讲述】将收集好后的氯气和氢气混合气体用塑料片或涂过凡士林的滤纸盖住，本实验用点燃一根镁条所发出的耀眼的白光作为光照来进行反应，观察反应现象，接下来请同学们自己动手实验。