凡士林在化学实验中的作用范文

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分析化学是高职高专医学检验技术专业学生的一门专业基础课，对学生分析化学实验技能的培养非常有必要。针对学生在分析化学实验技能中存在的问题，提出若干培养方法，在实验教学过程中，让学生认识到实验技能的重要性，知道怎样是规范操作，清楚为什么要规范操作，在实验过程中自我分析，从而提高学生的实验操作技能，达到培养目标。

【关键词】

医学检验技术；分析化学；实验技能

【基金项目】

吉林省教育厅2015年度职业教育与成人教育教学改革研究课题（项目批准号：2015ZCY102），项目负责人为董丽丹。2015年度吉林省教育科学“十二五”规划课题“导学案在高职高专‘翻转课堂’中的应用研究”（项目批准号：GH150631），项目负责人为蔺首睿。

分析化学是高职高专医学检验技术专业学生的一门专业基础课，此前有无机化学、有机化学的理论与实验基础，此后衔接临床检验基础等专业课程。分析化学是一门实验学科，分析化学实验在分析化学课程中占据重要位置，在实验中能加深学生对理论知识的理解，同时提高学生的观察能力、分析能力和解决问题能力，养成严谨求是的科学态度。在分析实验教学中要注重实验技能的培养，规范的分析化学实验技能为医学检验技术专业学生的各门专业课程的学习和今后实习、工作中的实际操作打下坚实基础。

1.深化学生认识，激发学生兴趣

高职高专医学检验技术专业的学生，具备一定的无机化学、有机化学的理论知识基础和实验操作技能，对于实验现象也具备一定的观察能力和分析能力。但此前的实验多数是定性实验，对定量几乎没有要求，使用的实验仪器也多是精密度不高的烧杯、烧瓶、量筒等。因此学生在最初进入分析化学实验室时，往往定量意识不强，主要表现为不清楚如何依照精密度选用仪器。同时，很多学生在大学仍延续高中应试化的学习方法和习惯，重理论而轻实践，对实验缺乏主动性，忽略实验操作的规范性。因此教师要加强对学生实验操作技能重要性的认识[1]。教师可以依据学生重视理论课的特点，在理论课堂上向学生灌输实验操作技能的重要性。例如在讲解精密度和准确度这部分内容时，让学生思考托盘天平和分析天平、量筒和移液管的选用区别；在讲解误差这部分内容时，罗列不规范实验操作对结果的影响等。教师也可以搜集相关案例，向学生强调规范实验操作对实验安全的重要作用。在实验课堂上，可以开展一些与生活实际关联密切的趣味实验，先借助于学生熟悉又直观的变色、沉淀、仪器数值变化等定性实验现象，激发学生对实验的兴趣，进一步提出更高的定量要求，循序渐进，从而提高教学效果，实现对学生实验操作技能的培养目标。

2.夯实理论根基，规范实验操作

规范的实验操作并不是死记硬背、按方抓药，而是在夯实了理论基础的前提下，勤加练习的结果。分析化学的实验操作看似简单，但要求学生做到准确、规范、熟练，这就需要学生能够耐心、认真练习操作技能。教师在实验课堂中，应先讲解、演示规范实验操作，将每一个操作步骤拆分再组合，既要讲清如何操作，更要说明为什么如此操作，让学生知其然，知其所以然。例如酸式滴定管漏液应如何处理这个实验操作，要讲清楚如何涂擦凡士林，但为什么要涂凡士林，为什么涂凡士林之前要吸干活塞和活塞槽内的残留水、为什么涂擦凡士林的量不能太多，为什么要避开活塞的小孔等问题都要依据学生的基础适时适当地给出答案，让学生清楚的明白如此操作的原因，轻松地加强学生对此规范操作的印象。除此之外，教师还要在实验课堂中加强巡回指导，言语上鼓励学生动手，行动上纠正错误操作，身体力行让学生感受到分析化学实验操作的严谨、规范。

3.改革评价方法，重视自我分析

分析化学是一门实验学科，教师可以将实验技能列入考核内容，在实验课和考试中作为评定成绩的依据[2]。在日常的实验教学中，要求学生在每次实验课结束后分析自己的实验操作，并对实验数据进行准确度与精密度分析，分析误差来源，提高学生对实验操作规范性的认识，促进学生提高实验技能。

综上所述，通过对学生实验技能的培养，可以提高学生的实验操作技能，养成严谨认真的科学态度，为今后的学习和工作奠定基础。

作者：蔺首睿 董丽丹 梁芳慧 牛艳秋 单位：长春医学高等专科学校

参考文献：

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关键词：J形管；固液相反应；启普发生器；化学实验

文章编号：1005-6629（2012）11-0046-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

J形管在我国中学化学实验中的应用并不广泛，在现行使用的上科版高中化学教材中，也仅出现一次。笔者通过实验研究发现，J形管（实验室现有J形管规格：长管28 cm、短管11 cm、内径2.5 cm）可以在高中化学很多实验中进行有效应用。

1、用J形管做系列固、液相反应制取气体的实验

J形管在上科版高三化学课本中，设置有金属钠与水的实验。金属钠与水反应的实验至今不少教材仍使用传统的演示方法，即将小粒金属钠投入含有酚酞水溶液的烧杯中。其主要缺点是无法收集并点燃氢气。用J形管做该实验，可通过观察液面下降，推知有氢气的生成，且生成的气体不必利用收集装置进行收集，可以直接通过旋转活塞控制流量并点燃，点燃时氢气能安静地燃烧。从而达到探究金属钠和水反应生成氢气的实验目的。

除了金属钠和水反应，还可利用J形管做一系列固、液相反应制取气体的实验。如“铜丝与温热稀硝酸反应制NO气体”等实验（如图1所示）。

还有“铝与水反应制氢气”实验也可选用J形管来做，方法如下：

（1）取一条宽1 cm、长10 cm的铝片，用砂纸打磨，绕成螺旋状，放入1：2 HCl溶液中，约半分钟，取出用水冲洗。

（2）将去除氧化膜后的铝片，放入饱和Hg（N03）2溶液中，约2分钟，表面呈灰色，取出用水冲洗干净。此时动作要迅速，不要将铝片暴露于空气中太久。

（3）将冲洗干净的汞齐化铝片放入装有饱和NaCl溶液的J形管的短管中，在短管端口处插上涂有凡士林的活塞，将活塞置于开启状态；从长管口处加入饱和NaCl溶液，排尽活塞处的空气，关闭活塞。一开始有细小的无色气泡生成，大约3分钟后，速度加快，此时有大量的气泡逸出，长管中的水面上升，短管中液面下降；同时，有灰色絮状沉淀生成。该反应能发生的原理是：铝片表面经汞齐化处理后就无法生成致密的氧化膜，在氯离子催化剂帮助下水就容易和原本活泼的铝发生置换反应了c

（4）产生的无色气体约10 mL时，可打开活塞，点燃，可见气体燃烧，产生淡蓝色的火焰。

2用J形管做电解饱和食盐水实验

电解饱和食盐水实验在现行教材中使用装置如图2所示。此套装置操作简便、各电极产物清晰明显，但也有缺点，比如①此装置由于在u形管两侧均存在支管，所以制取的氯气中不可避免地混有空气，不纯净；②此装置只能对氯气性质进行定性分析，无法确定生成氯气的体积；③此装置在进行氯气的检验时处于比较开放的环境中，气体外逸，会造成环境污染。如果改用J形管进行电解实验，上述问题都可以得到解决。

实验步骤：（1）在J形管短管一端的橡皮塞底部装好长度适中的碳棒（笔者采用两端削好的铅笔），作为电解池阳极。在J形管长管一端固定一根铁丝作为阴极。

（2）短管口处塞好橡皮塞。从J形管长管口注入饱和食盐水溶液，至橡皮塞的下端，不要留有气泡，这是本实验的关键。

（3）通直流电进行电解（电压调至16～20 v）。此时可清晰地观察到阳极液面下降，并产生黄绿色的氯气，再用注射器抽取所需体积的氯气并再次利用（如图3所示）。当液面低于铅笔末端，反应停止（如图4所示）。实验装置及效果图如下：

本实验改进后的优点：

（1）制得的氯气的纯度大大提高，几乎没有空气参杂其中。

（2）黄绿色的氯气现象明显，利用观察。

（3）用注射器进行抽取，可随用随取，且使本性质实验从定性走向定量。

（4）反应中产生的氯气被密封在J形管中，不会对环境造成污染，符合绿色环保的理念。

3用J形管做简易启普发生器

中学化学中有很多气体都是通过固、液相反应制取的。例如氢气、二氧化碳、二氧化硫、氧气、乙炔、硫化氢等。教材中多采用的发生装置如图5所示：通过分液漏斗控制液体的滴加速度，生成的气体净化后再进行收集。笔者经研究发现，将J形管改进后可获得简易启普发生器（如图6所示），该气体发生装置具有使用方便、节约试剂、无空气混入、安全等多项优点。

使用时，在J形管短管内距短管口3至4 cm处小心放置一软孔木塞，该软木塞预先用刀削取约12 mm厚度、打几个小孔并削成直径略大于J型管的内径，软木塞有弹性，可借用镊子慢慢将其推入管口内。木塞上放置固体，从长管一端缓慢注入液体，使液面左高右低，且液体不与固体接触。反应时开启活塞，挤出短管一边空气，固、液接触而反应，当制取气体—定量时，关闭活塞，固、液很快脱离，反应停止，气体储存在短管一端，需要时再开启活塞放出。

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关键词：有机化学实验室 实验准备 有机废液 循环利用

Exploration and practice in the scientific management of organic chemistry laboratory

Lin Jiali， Lin Rong， Lin Shuangmei

Fuzhou university， Fuzhou， 350108， China

Abstract： The management of organic chemistry laboratory is discussed from the storage methodology and rational use of chemical medicine， the preparation works for organic chemistry experiment and the recycling of waste liquid. The practice shows that a scientific management method can effectively save experiment cost， reduce laboratory environment pollution and ensure the high quality of experiment teaching. The students' environmental protection consciousness can also be imperceptibly strengthened meanwhile.

Key words： organic chemistry laboratory； experimental preparation； organic liquid wastes； recycling

有机化学实验是化学专业学生的必修课，我校有机化学实验课程紧密配合理论课的教学，分为有机化学实验基本操作、有机化合物的性质与鉴别和有机化合物的合成与制备三个教学模块，通过这三个模块的实验训练，巩固和加深学生对理论知识的理解，形成学生熟练的实验操作技能，培养学生严谨的科学研究态度，启发和提高学生的创新思维能力[1，2]。有机化学实验室是对学生进行有机化学实验教学的重要阵地，采取行之有效的手段，让有机化学实验室的管理更加科学、合理、环保，从而更好地保障教学实验工作顺利进行，具有重要的意义。通过有机化学实验室药品的贮存与使用、有机化学实验的准备工作、有机化学实验室废液的回收与循环利用三个方面讨论了我校对有机化学实验室的管理方式，并针对部分问题提出了改进意见。

1 有机化学实验室药品的贮存与使用

有机化学实验室与实验中心其他实验室最大的不同，是有机化学实验用到大量的化学药品，这些药品大部分具有易燃、易爆、强腐蚀、易挥发、有毒等危险性，所以对药品的贮存与使用的管理是有机化学实验室管理的一个重要内容，也是确保实验室安全和环境保护的重要方面。有机化学实验药品室储存有一学期的有机实验课程所需的药品，张学英等[3，4]详细地阐述了药品科学贮存需要遵循的原则和注意事项。除了药品的贮存外，由于有机试剂的易挥发性和毒性，在药品的使用上要具有节约和环保意识，要用环保理念规范化学药品的管理。

1.1 合理维持储存室药品存量，避免药品积压造成浪费

在化学药品管理工作中经常遇到的一个问题就是药品的积压，药品积压在实验室太久，有些容易挥发，有些容易变质，有些标签被腐蚀脱落无法识别，直接造成药品浪费，同时也污染环境、影响人体健康。为了避免药品在储存室的积压，在药品管理过程中，首先，要统计每学期药品的需要量，按需要量领回药品，其次，定期清点药品储存室的药品；未开封、未过期的药品质量尚有保障，要优先使用这些药品，再使用新领回的药品，对未开封，但存放时间较久的试剂，质量难以保证的，则交由试剂库统一回收处理，开封后剩下的试剂，如果试剂的性质稳定，实验教学中对该试剂的级别要求不高，也需要优先使用这些药品，而某些开封后不能继续在实验教学中使用的试剂，及时这些试剂的信息，与学院其他实验室共享，从而降低试剂的浪费，无法共享的交由试剂库统一回收处理。通过这样的管理方式，有效地提高了药品的使用率，减少了药品的浪费和对环境的污染。

1.2 节约药品，避免重做，从药品的使用管理环节培养学生的环保意识

实验中严格监督学生按照用量要求取用药品，同时尽量避免学生重做实验，这是从药品的使用环节进行的管理。基础实验所做的实验项目都是精心筛选的，如果有失误要分析原因，而不一定要重做。低年级的学生，还没有很好的环保意识和分析问题解决问题的能力，实验过程遇到问题，操作出现失误，常常不是去思考怎么解决，而是追求更高的实验产率，想直接重做这个实验。例如：基础操作实验中的液-液萃取实验，用萃取法将苯甲酸和间硝基苯胺分离，因为这是学生第一次用到分液漏斗，分液漏斗的旋塞处凡士林涂抹不够均匀，或者因为实验过程操作不当，常会遇到漏液的现象，重新处理分液漏斗后，用剩余的溶液继续实验，同样能够实现掌握萃取的基本操作这一实验目的，但多数学生为了追求更理想的实验产率，常将剩余溶液弃置下水道，想重新领取药品试剂重做这个实验，这样既污染了环境又浪费了药品，这种情况，不应让学生重做实验。在药品使用的管理环节，要求学生节约药品，避免重做，通过这样的方式不仅可以做到药品的合理化使用，同时也可以帮助学生培养环保意识和养成分析问题、解决问题的习惯。

2 有机化学实验的准备工作

有机化学实验室的管理工作服务性强，涉及的工作内容繁杂而琐碎，但最终目的是要保证实验教学的顺利进行。实践证明，实验教学质量与实验前的准备工作密切相关，因此做好实验教学的准备和组织工作意义重大。

实验准备工作包括实验药品和仪器的准备[5]，在药品的准备过程中，一点小小的失误，都可能造成全班学生的实验失败，所以药品准备过程要认真严谨、注意细节。要想保证实验过程中不缺任何药品，保证实验效果达到要求，就要做到熟悉每一个实验所需的试剂以及对试剂规格的要求，按照实验要求提供相应级别的试剂。有些试剂保存时间短，则必须在使用时配置；有些实验对化学试剂的要求比较高，实验前必须对试剂进行特殊处理，如2-甲基-2-己醇的制备实验要求所有试剂需干燥，实验前需将该实验所用到的正溴丁烷用无水氯化钙干燥，丙酮用无水碳酸钾干燥，乙醚用分子筛干燥，再经蒸馏纯化后，方可供学生使用。仪器方面，有机化学实验要用到许多玻璃仪器，玻璃仪器是易耗品，在购置时需比计划量多一些，避免实验中途出现短缺。另外，实验前检查调试所需的仪器设备，如天平、阿贝折光仪、循环水泵等，及时排除仪器可能出现的一般故障。

准备工作结束后，与实验教师一起做预实验，一方面进一步检验实验物品是否准备齐全，另一方面也为学生实验教学提供借鉴，更明确实验过程中容易出现的问题，提高学生实验课的教学质量。

总之，实验准备工作比较烦琐，需要充分认识到实验准备工作的重要性，本着认真严谨的工作态度，保证实验准备工作的质量，从而保障学生实验课的教学质量。

3 有机化学实验室的废液管理

3.1 实验室废液分类回收的必要性[6]

有机化学实验室产生的化学废弃物主要是有机废液，这些有机废液有些是有很大毒性的，如含浓度较大的二甲苯、氯仿等的有机废液能破坏人体免疫系统，造成人体机能失调；有些化学废液因其含浓度较大的废酸、废碱而具有很强的腐蚀性。如果不经过处理随意排放这些废液，不仅会对环境以及人类健康造成严重威胁，同时会对学生产生不良的示范作用，不利于培养学生可持续发展的理念和环保意识。另外，与工业废水相比，实验室废弃物具有种类多、排放量小、易发生化学反应等特性，如果任意将其混合，容易发生危险，也会给后续处理造成困扰，所以高校化学实验室的废弃物尤其需要科学合理的分类收集、存放和处理。

3.2 本科生有机化学实验废液的收集

以我校化学实验教学中心有机化学实验室为例，有机化学实验室每学年要承担近400学时的本科生实验，课程主要分为3个模块：有机基本操作实验、有机化合物的性质与鉴别和有机化合物的合成与制备。这些课程的实验内容变动性不大，实验室产生的废弃物成分较为固定，对这些废弃物按照以下方式分类收集：对于有机化合物的性质与鉴别实验产生的废液，分为不含卤有机废液、含卤有机废液、废酸、废碱四种来回收[7]。有机基本操作实验和合成实验所回收的废液（见表1），除了浓硫酸废液外，其他12种废液有些是作为萃取剂被蒸馏得到的前馏分，有些是蒸馏得到的产品，废液成分比较单一，为了方便回收和循环利用，将这12种废液分别收集和存放，贴以标签注明废液成分，同名废液合并存放。

表1 2011～2012学年本科生有机化学实验课废液

回收情况

表1统计了2011～2012学年有机化学实验室承担的所有本科生实验课程的废液回收情况。表1中预期废液量的估算[8]，按照每组实验理论上产生的废液量乘以实验组数得到。对于基本操作实验，不涉及产率，实验室加入的试剂大多变成了废液，所以按加入试剂的量来进行废液量的统计。对于合成与制备实验，每一个实验项目，实验教材上都给出了产量，这个产量是一个经验值，按正常操作完成实验一般能实现这个产量，以这个产量作为每组实验的预期废液量进行统计。实际废液量是每次实验结束后实际收集的废液量。

由表1数据可知，虽然经过多年的教学改革，许多有机化学实验项目已经是在不影响实验教学效果的前提下用尽可能少的试剂来进行实验，但由于学生实验组数较多，产生的废液量仍然相当可观。

分析表1中的数据可得，实际收集的废液量都比预期废液量小，其中乙醇、乙醚等用量较大的试剂回收率很低。除了统计方法的系统误差外，造成这一现象的原因主要是存在随意排放废液的现象。有些同学环保意识不够强，图省事怕麻烦，直接把废液排入下水道，有些学生没有明确哪些废液需要分类回收，尤其是大一新生，接受的实验训练比较少，还没有养成自觉对废液分类回收的习惯。为了给学生做好示范，每个实验室都应在公共台面放有试剂回收瓶，瓶身贴有醒目的标签写明回收废液的种类、实验项目，并在实验教学过程中多次强调，加强监管，严格要求学生按照对应的名称正确回收废液，逐渐让分类回收废液成为每个学生的习惯和自觉行为。

3.3 有机废液的循环利用

废液的循环利用，是节约经费、节省资源的有效手段，对环境保护有重要意义。上述有机废液中，乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等可以通过蒸馏或分馏的方法提纯后再次使用，再次使用这些溶剂时，一般不作为合成反应的试剂，而是作为后处理的试剂，如洗脱剂、萃取溶剂等，这样既不会影响反应的进行，又实现了废液的循环利用[9]。没有得到循环利用的废液，将和学院其他实验室的废液一起送至有资质的专业处理公司回收处理。

4 结束语

综上所述，科学的管理方式可以提高有机实验室的工作效率，节约实验成本，减少实验污染，保障实验教学环节的顺利进行，而且还会对学生产生深远的影响。干净整洁的实验室，严格正规的实验规章制度，科学合理的实验安排，准确无误地提供实验所需的药品和仪器，对学生养成严谨的科学态度和工作作风有积极的作用。药品的绿色化管理和废弃物的分类回收利用，是对学生形成环保观念的很好示范，是绿色环保理念很有效的传达方式。因此，本着认真严谨的态度，探索有机化学实验室更科学规范、更绿色环保的管理方式，将为有机化学实验的教学工作提供更有力的保障。

参考文献

[1] 方昕，陈之荣，陈建中.有机化学实验模块化教学的探索与实践[J].化工高等教育，2012（3）：51-53.

[2] 高绍康，陈建中.大学基础化学实验[M].福州：福建科学技术出版社，2007.

[3] 张学英，张文根.论有机化学实验室管理的特殊性[J].渭南师专学报：自然科学版，1997，12（1）：44-47.

[4] 赵永丽.浅谈大学有机化学实验室管理[J].甘肃联合大学学报：自然科学版，2010（24）：39-40，45.

[5] 鄢嘉.做好有机化学实验准备工作的几点体会[J].科技创新导报，2011（24）：204.

[6] 吕明泉，焦书明.实验室常见有毒有害废液的危害及无害化处理[J].实验技术与管理，2006，23（4）：123-125，135.

[7] 彭实，田曙坚.高校化学实验室废液分类的探讨[J].实验室研究与探索，2009，28（10）：146-148.

篇4

1金属相表面发生置换反应时的氯离子效应

早有人注意到，与相同pH的稀硫酸相比，用盐酸与锌、铝、铁等金属反应时会产生更多氢气泡（反应明显快）。但其中氯离子所起的作用到底有多大？却不甚了解，更谈不上在实验中具体应用。例如初中有个用稀硫酸与锌反应制备氢气的实验，该实验常会出现反应速度较慢的情况，为此曾有不少文章介绍了添加硫酸铜的方法和改用含杂质较多的粗锌替代法。这两种方法其实都是为了使锌表面形成腐蚀电池，能让Zn表面的Zn2+迅速转移，使锌能继续与H+反应。因为该方法涉及的原理在高中化学知识范畴内，中学生也都知道，所以此法成了家喻户晓的良方妙计。但实验时采用此“妙计”却增速效果平平，且有副作用，如额外消耗了铜盐，加硫酸铜的量与制气速度提升不成正比，加了硫酸铜后锌粒表面会变暗、变黑失去锌的外表形象等等。如将稀硫酸改为稀盐酸，在氢离子浓度相近的情况下，后者反应速度会显著提升。为验证其显著的变化，笔者曾多次演示过如下趣味实验。实验1铝片与稀盐酸反应的奇特现象取一支中号试管，加入少量铝片（约1克，为过量），再加约5mL1:1稀盐酸。反应马上开始且产气多而快（开始时状态稳定），片刻后试管内有黑色物质生长，产气更快，伴有冲料现象，再过片刻可看到明显的热效应现象，有烫的水蒸气冲出试管口形成白雾，试管内黑色物质增多，黑色物质有部分被气体冲出试管口呈黑乎乎的糊沫状，从加酸时计时不足2分钟整个反应就突然停止了（见图1）。说该实验为趣味实验是因为其有不少意外的现象发生，其一是反应太快、太过激烈，竟有水蒸气喷出，其二出现了不少黑乎乎的沫，这为何物？这个实验本身就可开设一节实验探究活动课，针对黑色产物是何物可引导学生给出各种假设，再逐一设计方案进行验证[1]。这黑色物质当然是单质铝！验证方法是：将黑色糊沫状物质洗涤、过滤、晾干，再加过量酸可得到氢气和澄清溶液。实验1中如用稀硫酸替代盐酸做实验，则无法见到实验中的冒热气、冲料、有黑色糊沫状物质生成等“异常”现象，反应速度要慢得多，就算加些硫酸铜也没此效果。从实验1我们看到了氯离子效应的神奇作用。有多篇文章提到：氯离子具有较强的穿透金属晶体的表层膜或裂缝的能力[2]。有人会问上述实验中盐酸浓度一定要1:1（浓盐酸体积:水体积）吗？其实该趣味实验是很容易做成功的，笔者就该问题做过实证研究。发现通常在25℃条件下与过量铝片反应，从最浓盐酸至体积比浓度降到1:10，甚至1:15，都可以观察到反应放热和产生黑色或灰色细沫的现象，盐酸浓度高（如1:1）反应现象特别快而明显，浓度低则现象出现慢些、弱些，但仍和稀硫酸反应的现象及产气速度明显不同。关于氯离子效应对制氢反应的影响还可通过以下对照实验给予验证。实验2镁带与水反应的对照实验取三小段镁带，用砂纸擦去表面的氧化膜，分别放入甲、乙、丙三支试管中。向三支试管中各加入3mL水（水温约25℃），并往水中分别滴入2滴无色酚酞试液，同时迅速在乙试管中加入少量（黄豆大小一撮）氯化钠固体，丙试管中加入相同量的硝酸钠固体。分别与甲管对比，片刻后就发现乙管中镁带表面不断产生较多气泡，很快溶液就变红色，其反应速率最快。丙管也有气泡产生，但反应速率明显不及乙管，但比甲管反应快些。甲管中反应不明显，溶液较长时间不变红色。以上对照实验的结果表明，氯离子能够明显加快镁与水反应的速率，且反应的速率在反应过程中会不断加大。氯离子效应对金属相的其他置换反应如铝与硫酸铜溶液反应也有类似效果，这可通过以下的改进实验加以验证。实验3铝与硫酸铜反应的实验研究大多现行版本的中学化学教材上有铝与硫酸铜反应的实验，该实验看似简单却难做成功，比如反应速度很慢、铜析出的现象很不明显等等，故该实验的研究者不少。曾有陈磊磊、蔡晶撰文“铝与硫酸铜反应异常实验探究”[3]对该实验进行了研究，文中提到了一个关键因素：“在实验中加入少许氯化钠溶液，反应会变快，且生成的就是红色的铜。”另外还提到了一些成功因素：“要用饱和的硫酸铜溶液，要选用纯铝片而不宜用铝合金”等等。其实这后两条因素已经不重要了，甚至会受到质疑。如在该文发表11个月后有严柏秋、王彦华等撰文“铝与硫酸铜反应实验的再探究”[4]就提出了质疑，作者在文中指出其选用的铝片就是铝合金罐，取材方便且节约（废物利用），文章写道：“选用了铝合金罐来做该实验，刚开始实验效果也不尽如人意。分析原因，可能是去除的氧化膜在未置换铜之前又生成了。于是我用6.0mol•L-1盐酸来去除氧化膜，然后不水洗直接放入0.5mol•L-1CuSO4溶液中（因为Cl-对铝的氧化膜有直接的破坏作用），只见有微量气泡冒出，很快就有红色的铜生成。证实了先前的猜测是正确的。”两文都用到了与该实验反应式无关的氯离子，而且两文的实验效果都提升了。提到铝与硫酸铜反应，人民教育出版社（2007年版）普通高中课程标准实验教科书《化学1》（必修）第46页图3-2“有关金属化学性质”的一些实验图片中，第一幅就为铝与硫酸铜溶液反应得“铜树”的效果图（见图2），“铜树”美丽、漂亮，溶液界面清晰，实验有趣且看似很简单。许多师生想来个仿制，但一动手尝试，初试者通常都以失败告终。有李耀军、金东升等老师对该实验进行了深入细致的探究，撰写了“铝与硫酸铜溶液反应的适宜条件”一文[5]，提出“铜树”实验成功之关键是氯离子的鼎力相助。该实验方法及步骤为：“（1）在大试管中加入约2/3体积（12mL）的饱和硫酸铜溶液，控制溶液温度30~40℃（可用水浴锅加热），再加入约2g食盐，振荡使之完全溶解并混合均匀。（2）用砂纸打磨好铝制导线或铝条（直径2.5mm的铝制导线或0.5mm厚的铝条），并弯成螺旋状。然后把螺旋状铝制导线或铝条伸入到盐酸溶液中，待看到铝制导线或铝条上有气泡冒出时，取出并立即插到事先准备好的加有食盐的饱和硫酸铜溶液中。该实验可在十分钟内形成铜树，溶液界面清晰，几乎达到与课本图片相同的效果。”（见图3）既然氯离子有如此奇妙的作用，那么干脆把教材上的“铝与硫酸铜溶液反应”实验中的硫酸铜改为氯化铜不就行了？实验证明不妥！比如选用1.5mol•L-1氯化铜溶液与铝片室温下反应，反应后溶液呈茶褐色，溶液下方有红色（掺有白色）的沉淀生成，期间有大量气体生成（是氢气），且产气由慢变快，还放出大量的热，这一些现象与教材上的预计现象都对不上号。如果氯化铜溶液再稀点或浓点，奇异现象还会增多（有时溶液变成绿色，有时产生白色细沫、灰色浑浊等等），故曾有某大学教师对氯化铜溶液与铝片反应产生的种种“异常”现象进行过探究[6]。这方面的案例可谓举不胜举，如以下趣味实验。实验4铝与水反应制备、验证产物氢气的趣味实验早在多年前，就有荆入德老师发表了“铝与水反应实验的设计”一文[7]，此文设计方案有可行性，可供参考。笔者也曾利用类似方法即巧用食盐做成了铝与水反应产生氢气的实验[8]。当时的具体方法是：①取一宽1cm、长10cm、厚约1mm的铝片，用砂纸打磨表面后绕成螺旋状，放入体积比1:5盐酸溶液中，会有气泡产生，约1min后取出用蒸馏水冲洗（要冲洗干净）。②将除去氧化膜后的铝片，放入近饱和的Hg(NO3)2溶液中约1~2min，铝片表面会呈浅灰色，取出再用蒸馏水冲洗干净。③将表面汞齐化的铝片迅速放入J型管的短管中，在短管端口处插上涂有凡士林的活塞，将活塞置于开启状态，由长管口处加入近饱和的NaCl溶液，排尽活塞处的空气，关闭活塞。一开始有细小的无色气泡生成，大约3min后产气速度加快（因为溶液温度在上升，加上溶液中的氯离子效应，使反应速度加快），此时有大量的气泡逸出，长管中的液面上升，短管中液面下降；同时，有灰白色絮状沉淀生成向上浮动。④产生的无色气体约8mL时（约需要10min左右），打开活塞，点燃（见图4），可见气体燃烧（是氢气燃烧）。⑤可继续做铝片上长白毛的实验：将上述反应过的铝片取出，用滤纸轻轻地吸除表面溶液，置于桌面上，过一会儿，可见铝片表面长出胡须状的“白毛”（见图5）。此时，触摸铝片，会感觉到铝片发热。再回头看上述实验4，可发现其有几处明显的缺点：一是每次实验要耗几十毫升的饱和硝酸汞溶液，既浪费试剂又极不环保（汞为重金属元素，硝酸汞、氯化汞均为剧毒试剂）；二是铝片的前期操作如打磨、酸洗（或碱洗）过于繁琐，需改进。之所以详尽介绍老方法是想通过新、老实验对照给出又一个神奇的氯离子效应的个案（新法详见下面介绍）。上述⑤的长白毛实验其实已经转变成吸氧腐蚀了。

2金属相表面发生的吸氧腐蚀时的氯离子效应

上海科技出版社出版的现行高中化学教材（主编姚子鹏）高二上册第15~16页上既提到了“铝和热水能反应生成氢氧化铝和氢气”，还安排有一个铝的氧化实验，即利用硝酸汞破坏掉铝片表面的氧化膜并形成铝汞齐，再将其置于干燥的滤纸上（即置于空气中），这就是著名的“铝片长白毛”的趣味实验。该实验中发生反应的机理、产生的白毛是氧化铝还是氢氧化铝等等问题可参阅拙文“铝片长毛实验中几个问题的解惑”[8]，下面仅讨论氯离子对该实验的影响。教材上做该实验选用了硝酸汞，上述实验4中用的汞盐也是硝酸汞。近日由叶永谦、张贤金等老师发表的“铝与水反应演示实验装置的设计”一文[9]中，选择的汞盐却是氯化汞（5%）。叶永谦老师特将实验的录像发给了笔者，看了录像后发现选用氯化汞来处理铝片时其实验现象和用饱和硝酸汞溶液有明显的不同。笔者特取一条新铝片（宽1cm、长10cm，弯曲）不作打磨、不作酸洗、直接放入大试管，注入1/4试管的5%的氯化汞（室温），发现几秒钟后铝片表面已经产生很多极细的气泡，且产气反应不断变快，约20秒时大量气泡已经把溶液面向上冲高不少（见图6）。这是氯离子助金属相表面发生置换反应的又一个案。那么用氯化汞处理后的铝片，其表面发生的吸氧腐蚀又会如何呢？下面是给出铝长毛实验的新方案。①取一块新铝片（约2×3cm）平放在桌面的玻璃板上。②用滴管取5%~7%的氯化汞溶液（室温）滴加约4滴在铝片上，用玻棒横向涂平溶液，尽量使氯化汞溶液均匀抹在铝片上。③等待几分钟至几十分钟，观察现象（一组实验现象见图7，实验耗时及最后效果与室温、空气湿度、铝片纯度等因素有关）。该改进实验的优点：①节省步骤、操作特简单（铝片不打磨，也不经酸洗、碱洗）。②耗汞盐溶液仅几滴，节约且环保。③成功率和效果提升（白毛密、长、多）。缺点：长出的白毛不均匀、白毛呈一丛一丛的（见图7）。该改进实验说明用氯化汞做长白毛实验时，其氯离子对铝的吸氧反应也有明显的促进作用。此法（用少量氯化汞溶液做出铝汞齐的方法）用于铝和水反应制氢的实验准备上也同样可行。人们很早就关注到海水、食盐水会引起钢铁等金属的锈蚀，我国各版本中学化学教材都提到了钢铁的吸氧腐蚀，有些教材（如苏教版、沪教版等）还安排了实验。如何使吸氧腐蚀速度快且现象明显？下面介绍两个方案，其共同特点是都充分利用了氯离子效应。实验6铁钉快速生锈法[10]苏教版等教材上的铁钉生锈实验要耗时数天，若用氯离子等可使实验时间缩短到几分钟，且现象特明显。实验操作：①取三支试管，分别倒入10mL蒸馏水。在第一支试管中滴加5滴7%CuSO4溶液，在第二支试管中滴加5滴7%CuCl2溶液，在第三支试管中滴加5滴饱和NaCl溶液（滴加少量铜盐后并没有产生明显蓝色，故不会对观察造成干扰）。②在三支试管中分别装入用砂纸打亮的大铁钉，记时，观察。实验现象：第一支试管中铁钉在五、六分钟内表面有灰黑色物质生成；第二支试管的铁钉在五、六分钟左右表面就有红褐色铁锈生成，几分钟内溶液呈现浅黄色；第三支试管中的铁钉在一个小时内表面无明显变化，铁钉表面出现微小的“黄斑”（只有近距离观察才能看到），5分钟后3支试管中的现象见图8。约一刻钟后第二支试管中生锈现象非常明显（如图9所示）。由实验现象可知：第二支试管中铜离子和氯离子的双重作用叠加会使吸氧腐蚀速度大大加快，现象特别明显（铜离子起到形成腐蚀电池的作用）。教材上铁粉的吸氧腐蚀实验的设计有一个共同特点，都选用了氯化钠作为反应催化剂，由于铁粉的比表面积增大，故该反应通常都较快，且易成功。该实验的改进方案很多[11]，下面选一个耗试剂甚少，效果同样好的方法作一介绍。实验7铁粉快速吸氧腐蚀实验实验操作：①分别称取1.5g铁粉和0.5g石墨粉，将铁粉和石墨粉混合均匀备用。取一支大试管和一个插有玻璃管的橡皮塞。②用滴管取2mol•L-1的氯化钠溶液沿试管壁缓慢滴入使试管壁湿润。将铁粉和石墨粉的混合物均匀地撒在湿润的试管壁上，这时混合粉末被浸润且呈糊状。因为有粘性，所以混合粉末可以被固定在试管内壁上。立刻塞上插有玻璃管的橡皮塞并使整个试管倒立，将玻璃管嘴（约0.5cm）处浸入放有红墨水的小烧杯中。③随着反应的进行，试管中的气压减小。大约半分钟后小烧杯中的红墨水沿玻璃管缓缓上升，当液面上升6cm时将试管从烧杯中取出并倒立固定在铁架台上，此时可以观察到不断地有气泡进入导管中（见图10）。实验开始阶段产生的气泡比较多，每分钟约12个，约半小时后反应完全停止，红墨水开始往下滴。④待反应停止后，从铁架台上取下倒立的大试管。拔掉插有玻璃管的橡皮塞，量取10mL的去离子水加到大试管中。用玻璃棒蘸取少量上层清液，用pH试纸可测得该溶液pH约为9，呈碱性。

3氯离子配体作用对一些实验的影响