H2 与 Cl2 光照链式反应

实验目的

了解光照下氢气与氯气发生链式反应的微观过程。

实验原理

总反应：H₂ + Cl₂ =光照= 2HCl。链引发：Cl₂ =光= 2Cl·。链增长：Cl· + H₂ = HCl + H·；H· + Cl₂ = HCl + Cl·，Cl· 被重新生成，使反应不断循环进行。链终止：自由基相互结合，如 Cl· + Cl· = Cl₂。

实验器材

• 氢分子
• 氯分子
• 光照条件
• 氯原子（自由基）
• 氢原子（自由基）
• 氯化氢分子

实验步骤

1. 观察无光照时氢分子与氯分子混合的状态
2. 开启光照，观察氯分子吸收光能后分裂
3. 观察氯原子与氢分子反应生成氯化氢和氢原子
4. 观察氢原子与氯分子反应，再次生成氯原子
5. 观察反应循环进行，直到自由基结合而终止

实验现象与结论

无光照时几乎没有反应；光照后氯分子产生氯原子，自由基反复参与反应，氯化氢大量生成。结论：H₂ 与 Cl₂ 的反应由光引发，通过链增长步骤快速进行，总反应为 H₂ + Cl₂ =光照= 2HCl。

注意事项

• 氢气与氯气混合光照可能爆炸，不得自行尝试。
• 氯气有毒，真实实验须在教师指导下进行。

常见问题

什么是链式反应？

反应中生成的活性中间体（如自由基）不断引发下一步反应，使反应循环进行。

为什么光照会使氢气和氯气爆炸？

光照使氯分子产生大量氯原子，链反应迅速进行并放出大量热。