氫氯混合氣體見光爆炸實驗的創新設計

　　一、設計意圖：

　　氫氯混合氣體見光爆炸實驗從實驗準備到課堂演示步驟煩瑣，實驗成功率低，并且實驗過程中有毒氣體的污染嚴重。本設計是利用常規儀器及簡單自制儀器實現制備氣體——混合氣體——見光爆炸——尾氣處理的一體化實驗設計，以簡單的裝置、靈活的控制、最小的污染、最明顯的爆炸效果完成實驗演示，并達到裝一次藥品重復進行多次爆炸的實驗效果。

　　二、實驗器材：

　　1、儀器：具支玻璃管（自制） 串聯藥匙（自制） 廣口瓶（2個） T型管（2個） 止水夾（2個） 帶活塞的玻璃導管 安全管 橡皮管 小氣球 閃光燈

　　2、藥品：KMnO4固體、MnO2固體、Zn粒、濃NaOH溶液、濃鹽酸

　　3、自制儀器的簡介：

　　具支玻璃管：利用銼刀銼掉具支試管底部即可(如圖一)。

　　串聯藥匙：取兩個大小適合的塑料瓶蓋,在瓶蓋測面上規則鉆上一些小孔,用一根鐵絲將兩個瓶蓋穿起,調節好間距并固定(如圖二)。

　　三、裝置及原理：

　　1、裝置圖： 圖三

　　2、原理：

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

　　Zn + 2HCl ＝ ZnCl2 + H2↑

　　MnO2 + 4HCl(濃)＝ MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O

　　H2 + Cl2 ＝ 2HCl

　　Cl2 + 2NaOH ＝ NaCl + NaClO + H2O

　　實驗過程中并不需加熱，我們可以利用鋅與鹽酸反應、高錳酸鉀與鹽酸反應的熱量促使二氧化錳與濃鹽酸反應，以補充反應過程中不斷消耗的氯氣。可以達到裝一次藥品重復進行多次爆炸的實驗效果。

　　四、操作步驟：

　　1、檢查氣密性：連接裝置，在爆炸管管口套上小氣球。打開K1、K2、K3，擠壓氣球，廣口瓶Ⅱ中有氣泡產生，松手后，T型管中有一段液柱上升，證明氣密性良好。

　　2、裝藥品：先在廣口瓶Ⅰ中倒入約80mL濃鹽酸，再在廣口瓶Ⅱ中倒入約80mL濃氫氧化鈉溶液，然后在串聯藥匙的A匙中加入約2克KMnO4，在B匙中加入約3克Zn粒，并在Zn粒上面加入約2克MnO2，調節好串聯藥匙使固液反應物間不發生接觸，連接裝置。

　　3、排空氣：關閉K3，打開K1和K2，擠壓氣球，調節串聯藥匙，使A匙浸入濃鹽酸中，當爆炸裝置中出現明顯黃綠色時，再將氣球慢慢捏扁，排出所有空氣。

　　4、混合氣體：關閉K2，調節串聯藥匙，使B匙也浸入濃鹽酸中，當有大量白霧出現在爆炸管時，迅速調節藥匙使A、B匙均脫離液面，關閉K1并打開K3。輕輕擠壓氣球，調節氣球大小并使氣體充分混合。

　　5、混氣爆炸：將充電的閃光燈對著爆炸管，距離3—5厘米，按下閃光按鈕，混合氣體爆炸。

　　6、在爆炸管管口套上小氣球，重復3—5步操作，可觀察到多次爆炸現象。

　　五、實驗創新點：

　　1、實現了制備氣體——混合氣體——見光爆炸——尾氣處理的一體化實驗設計，簡化了實驗裝置，降低了實驗準備的工作量，提高了實驗的安全性和成功率。

　　2、本實驗通過調節自制的串聯藥匙，能靈活地控制固液反應物的接觸與分離，加強了實驗的可控制性。

　　3、實驗過程中產生的氣流控制在一個回路中，并有專門的尾氣處理裝置，最大限度地減小了氯氣對環境的污染。

　　4、實驗過程中巧妙地利用鋅粒與鹽酸及高錳酸鉀與鹽酸反應產生的熱量促使二氧化錳與濃鹽酸在不用酒精燈加熱的條件發生反應，以補充不斷消耗的氯氣。

　　5、本實驗改進后安全性強，反應時間短，爆炸現象明顯，特別是能實現裝一次藥品重復進行多次爆炸實驗的效果，非常適合課堂演示。

　　六、注意事項：

　　1、實驗過程中如果使用普通玻璃材料的具支玻璃管須在鐵夾內側墊上一層防震海綿或泡沫，并選用薄壁的小氣球。

　　2、實驗利用氣球混合氣體時，要注意調節氣球大小，一般混合氣體剛剛充滿小氣球即可，如氣球中氣體過大，則有可能爆炸威力太大而導致爆炸管震裂。有條件的話，最好使用透明度高的具支有機玻璃管。

　　3、使用閃光燈時，強光只能對準具支玻璃管，不能對準氣體發生裝置。

　　4、當觀察到具支玻璃管中充滿氯氣后，再出現較多白霧時是混合氣體第一次見光爆炸的最佳時機