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在中学化学实验中,制备二氧化氮、二氧化硫等有毒气体时,常见的装置难以同时实现操作简便和无泄漏的要求,因其对人体和环境的危害较大,需要采用合适的装置,以达到无污染易控制的目的。笔者所述的实验方法,可以很好地解决上述问题。
制备有毒气体最关键的是要防止气体的泄漏,及时中止反应避免有毒气体的过量产出。笔者经过实验,在如何防止气体泄漏、迅速控制反应进程等方面对气体发生装置进行了改进。制作如图1所示装置。
一、结构介绍
如图1所示,反应器采用三颈烧瓶。
三颈烧瓶中间瓶口用玻璃管和上方的粗玻璃管连接,粗玻璃管内置活塞2,活塞2可采用普通橡皮塞制作,选大头略大于粗玻璃管的橡皮塞,在平锉上平磨橡皮塞大头,可确保橡皮塞大头仍保持圆形,直到橡皮塞正好能塞进粗玻璃管,橡皮塞侧面倾斜,可有效减小与玻璃管的接触面,减少了摩擦,从而可以实现橡皮塞的上下自由滑动且基本不漏气,在橡皮塞大头侧边涂上凡士林,有效减小摩擦和防止漏气。橡皮塞大头在上小头在下置于粗玻璃管内形成活塞2,活塞2上连接适当长度的细玻璃棒,玻璃棒穿过中间连接用的玻璃管至三颈烧瓶底部,连接用玻璃管必须略粗一点,要避免管壁与玻璃棒的接触,过多的摩擦会影响活塞,2的滑动。玻璃棒底端绑上铜丝或做一个玻璃网反应托盘放置固体反应物。还可以在活塞2上接细线至粗玻璃管上口,手动拉升活塞2,便于检查气密性。
三颈烧瓶左侧瓶口用分液漏斗,便于试剂量的控制。
三颈烧瓶右侧瓶口连接带活塞1的玻璃管,用于输出气体的控制。
二、工作原理
该装置是根据启普发生器原理,换位思考改装而成。通过活塞1控制气流改变瓶内气体压力来实现活塞2的自动升降,从而使固定在活塞2下端的固体反应物和三颈烧瓶中液体反应物发生分离或接触,实现反应进程的自由控制。
三、使用说明
以“浓硫酸与铜反应实验制二氧化硫”为例来说明,连接好装置,从右侧吹气活塞2上升,关闭活塞1,活塞2不自动下降,说明气密性良好。打开活塞1,此时固定在活塞2上的铜丝(或铜片)位于三颈烧瓶底部,加入适量浓硫酸,加热,产生的二氧化硫通过活塞1进入其他装置,只要关闭活塞1移开酒精灯,瓶内气压升高,铜丝(或铜片)跟着活塞2自动上升,与浓硫酸分离,反应停止。再次打开活塞1,活塞2自动下降,可以继续反应。实验时只要通过控制活塞1,就可以实现反应进程的自由控制。
使用条件:必须是易固定固体(如铜片、铜丝等)和液体之间的反应。
若课堂实验中气体用量很少,可以用具支试管代替三颈烧瓶,同时省去左侧加液部分,装置如图2所示。
四、装置优点
第一,可以像启普发生器一样轻松地控制反应进程,该装置的适用范围更广,可以加热,液体试剂的用量较少(对于像浓硫酸、浓硝酸这些浓溶液来说也是很重要的)。
第二,整套装置密封性好,无气体溢出,不会造成环境污染。可用于二氧化硫、二氧化氮等有毒气体的制取。
第三,安全性能好,若反应较快压力过大时,因活塞2的自动上升而减少反应物接触面从而實现自我减压保护。
第四,容易检查装置的气密性,可以从右侧吹气检查气密性,也可以利用活塞2上的细线,拉升活塞2,关闭活塞l,若活塞2不下降,即说明该装置不漏气。
笔者在实践中多次使用上述装置,效果明显。经研究发现,定制中间瓶口加长的三颈烧瓶或上口加长的具支试管,则可以组成如图3、图4所示的装置,使装置更简单实用。
(责任编辑 廖银燕)
制备有毒气体最关键的是要防止气体的泄漏,及时中止反应避免有毒气体的过量产出。笔者经过实验,在如何防止气体泄漏、迅速控制反应进程等方面对气体发生装置进行了改进。制作如图1所示装置。
一、结构介绍
如图1所示,反应器采用三颈烧瓶。
三颈烧瓶中间瓶口用玻璃管和上方的粗玻璃管连接,粗玻璃管内置活塞2,活塞2可采用普通橡皮塞制作,选大头略大于粗玻璃管的橡皮塞,在平锉上平磨橡皮塞大头,可确保橡皮塞大头仍保持圆形,直到橡皮塞正好能塞进粗玻璃管,橡皮塞侧面倾斜,可有效减小与玻璃管的接触面,减少了摩擦,从而可以实现橡皮塞的上下自由滑动且基本不漏气,在橡皮塞大头侧边涂上凡士林,有效减小摩擦和防止漏气。橡皮塞大头在上小头在下置于粗玻璃管内形成活塞2,活塞2上连接适当长度的细玻璃棒,玻璃棒穿过中间连接用的玻璃管至三颈烧瓶底部,连接用玻璃管必须略粗一点,要避免管壁与玻璃棒的接触,过多的摩擦会影响活塞,2的滑动。玻璃棒底端绑上铜丝或做一个玻璃网反应托盘放置固体反应物。还可以在活塞2上接细线至粗玻璃管上口,手动拉升活塞2,便于检查气密性。
三颈烧瓶左侧瓶口用分液漏斗,便于试剂量的控制。
三颈烧瓶右侧瓶口连接带活塞1的玻璃管,用于输出气体的控制。
二、工作原理
该装置是根据启普发生器原理,换位思考改装而成。通过活塞1控制气流改变瓶内气体压力来实现活塞2的自动升降,从而使固定在活塞2下端的固体反应物和三颈烧瓶中液体反应物发生分离或接触,实现反应进程的自由控制。
三、使用说明
以“浓硫酸与铜反应实验制二氧化硫”为例来说明,连接好装置,从右侧吹气活塞2上升,关闭活塞1,活塞2不自动下降,说明气密性良好。打开活塞1,此时固定在活塞2上的铜丝(或铜片)位于三颈烧瓶底部,加入适量浓硫酸,加热,产生的二氧化硫通过活塞1进入其他装置,只要关闭活塞1移开酒精灯,瓶内气压升高,铜丝(或铜片)跟着活塞2自动上升,与浓硫酸分离,反应停止。再次打开活塞1,活塞2自动下降,可以继续反应。实验时只要通过控制活塞1,就可以实现反应进程的自由控制。
使用条件:必须是易固定固体(如铜片、铜丝等)和液体之间的反应。
若课堂实验中气体用量很少,可以用具支试管代替三颈烧瓶,同时省去左侧加液部分,装置如图2所示。
四、装置优点
第一,可以像启普发生器一样轻松地控制反应进程,该装置的适用范围更广,可以加热,液体试剂的用量较少(对于像浓硫酸、浓硝酸这些浓溶液来说也是很重要的)。
第二,整套装置密封性好,无气体溢出,不会造成环境污染。可用于二氧化硫、二氧化氮等有毒气体的制取。
第三,安全性能好,若反应较快压力过大时,因活塞2的自动上升而减少反应物接触面从而實现自我减压保护。
第四,容易检查装置的气密性,可以从右侧吹气检查气密性,也可以利用活塞2上的细线,拉升活塞2,关闭活塞l,若活塞2不下降,即说明该装置不漏气。
笔者在实践中多次使用上述装置,效果明显。经研究发现,定制中间瓶口加长的三颈烧瓶或上口加长的具支试管,则可以组成如图3、图4所示的装置,使装置更简单实用。
(责任编辑 廖银燕)