蔡逢春  谷永起 （北京市昌平区南口学校  102202）

摘要：

本文主要阐述了臭氧气体的制取和其表现强氧化性的简易实验装置。目前高中教科书人教社2005版中虽然对臭氧的组成、性质和制取等有所阐述，但缺乏相关的化学实验。用本实验装置进行臭氧的制取和性质试验，恰好填补了目前高中化学教学上的一个空白，它让学生能够真实观察到臭氧的存在，直观感知臭氧的性质。并且本装置构造简单，使用方便、演示试验现象明显，可靠安全。用在课堂演示实验教学中，是一种简便易用效果很好的实验装置。

关键词： 臭氧   课堂演示实验   品红    KI 淀粉溶液

臭氧与我们的生活实际联系的非常紧密，在环境保护净化、饮用水消毒灭菌、工业废水深度处理、果蔬保鲜、防霉、洗浴、美容、保健、养鱼、种花等实际应用中，臭氧都大显身手。正因为如此，臭氧的知识成为近年来高考的一个热点。

人民教育出版社高中化学(新教材) 第一册第六章氧族元素中, 虽然对臭氧的组成、性质和制取等有所阐述，但缺乏相关的化学实验。在教学过程中，如果不能通过实验制得臭氧气体展示给学生并且来给学生演示其相应的化学性质,就会使该部分知识内容的教学自然显得苍白无力。而这部分实验教学不能进行的原因主要是实验室没有现成的臭氧来供课堂教学使用。

为了使学生对臭氧有更深刻的认识，有效激发他们学习化学的兴趣，我们经过查阅大量资料，多次不断的实践，终于研制出了一种简便易用效果很好的实验室制取臭氧并可用来对其性质进行实验研究的实验装置。经过多次实用证明，这种装置构造简单，使用方便、演示迅速、现象明显，可靠安全。用在课堂演示实验教学中，是一种简单易用效果很好的实验装置。本装置曾用在昌平区高一化学第六章第一节氧族元素（2）的研究课教学中，获得了一致好评。在2006年北京市自制教具评比中获一等奖，并被推荐参加全国第六次自制教具评展。

1、实验原理

在高压电下无声放电或在紫外线的作用下,氧气可部分转变为臭氧：3O₂ ^放电 2O_{3 。}在本实验装置中，我们利用了介质阻挡放电法，也称无声放电法(简记为DBD法)，通过交变高压电场在气体中产生电晕，电晕中的自由高能电子离解氧气分子为氧原子，而氧原子与氧气分子经碰撞聚合为臭氧分子：

  O₂  ^{高频高压放电}2O    

                     O  +   O₂ ==== O₃

利用介质阻挡放电法能将纯净的氧气转化为浓度较高的臭氧气体，有明显的臭氧的鱼腥味出现。将产生的气体通过淀粉KI 溶液,可使无色的淀粉KI 溶液迅速变为蓝色。通过品红溶液，也可使品红溶液很快褪色。由此用来证明臭氧的生成及其强氧化性。

             放电极板构造：

2 、实验装置优点

     该实验装置产生的臭氧气体在进行氧化KI 溶液时，只需几个气泡便可以在短时间内呈现出明显的实验现象——淀粉KI 溶液变蓝；在漂白品红溶液时，只要3 ~~ 5分钟时间，便能使稀的品红溶液彻底漂白为无色。用该实验装置进行的演示实验非常直观地揭示了臭氧气体的漂白性和强氧化性，实验效果非常好，非常适宜于课堂演示实验教学。

3、实物装置图

（注：试管中黑色为碘化钾、淀粉溶液；紫红色为品红溶液）

4、实验装置仪器和药品

氧气袋（简易氧气发生装置）、高压高频电源、陶瓷片、特型具支试管、直角玻璃导管、硬质大试管、玻璃活栓、淀粉KI溶液、品红溶液、硅胶橡皮管等

5、实验操作步骤及其化学实验现象

① 如实物图所示：依次将该装置各部分如氧气袋、玻璃活栓、具支试管、硅胶橡皮管、直角玻璃导管等连接好。

② 在不通电的情况下，打开玻璃活栓使氧气依次缓缓通过发生器、品红溶液或淀粉KI溶液，观察实验现象。可发现品红溶液和淀粉KI溶液均无任何变化。

③ 接通电源进行放电，再通氧气，观察实验现象。可发现，KI淀粉溶液迅速变为蓝色,是因为O₃具有很强氧化性,将I^-氧化成I₂ ,I₂使淀粉变蓝；同理品红溶液也很快褪色,也是因为O₃具有强氧化性,能漂白品红溶液。

④ 在实验的过程中，在装置的尾端导管口，我们可以明显地嗅到臭氧特殊的鱼腥气味，亦可证明臭氧的存在。

6、实验注意事项

① 臭氧在水里溶解度大于氧气,同时温度和湿度越高，臭氧气体越易分解，因此玻璃仪器要保持干燥。

② 通入的氧气纯度越高越好。如果用空气代替纯氧,在放电时,有可能生成氮的氧化物,其也能使淀粉KI 溶液变蓝，干扰臭氧的性质实验。

③ 因在该装置中会产生高压高频的交流电，要注意用电安全，防止触电事故的发生。虽然本装置已经把能造成触电的高频高压变压器和放电电极藏匿在塑料盒和特型玻璃管中，但通电时，手或身体的其他部位还是不要靠近这些部分，尤其是放电电极。

④ 淀粉碘化钾溶液要用新配制的，因为放置的时间较长，淀粉碘化钾溶液会变质，影响实验现象。

⑤ 微量的臭氧能消毒杀菌,能刺激中枢神经,加速血液循环,使人产生爽快和振奋的感觉。但空气中臭氧体积含量超过10^-5%时,就会对人体、动植物及其他物质造成危害。因此，该实验装置不能长时间通电，以免产生过多的臭氧气体，污染空气。

参     考     文      献

〔1〕唐杰  湖南大学硕士学位论文2004《串联谐振式DBD型臭氧发生器电源的研究与开发》

〔2〕董金水 蔡碧霞  自制臭氧制取与性质的实验装置 《化学教育》2004 年第5 期

〔3〕刘正贤主编. 中学化学实验大全. 上海:上海教育出版社,1994

〔4〕北京师范大学化学系《化学实验规范》编写组 北京:北京师范大学出版社,1987

〔5〕孙公望. 中学化学演示实验. 南京:江苏教育出版社,1983