高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 高中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置 一、供氣裝置的理解和設(shè)計(jì)1 氣源類型及裝置 實(shí)驗(yàn)時(shí)，氣體的流向通常是從左到右。所以供氣裝置一般在最左端。常見(jiàn)的供氣形式有制氣（氣體發(fā)生裝置）、貯氣釋放（貯氣裝置）和鼓入空氣（鼓氣及緩沖裝置）。圖2-4-1 圖2-4-2圖2-4-3 圖2-4-4 圖2-4-5 （1）氣體發(fā)生裝置。根據(jù)制氣反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)要否加熱，基本的氣體發(fā)生裝置有三類：固體加熱類如圖2-4-1；固-液（或液-液）常溫類如圖2-4-2；固-液（或液-液）加熱類如圖2-4-4。 對(duì)比裝置： （ ） 啟普發(fā)生器原理及類似反應(yīng)器 圖2-4-3裝置是圖2-4-2裝置的變形，分液漏斗

2、用長(zhǎng)頸漏斗替代，當(dāng)廣口瓶中不能形成液層時(shí)（如電石與水反應(yīng)，需緩慢加水，控制反應(yīng)速率）加小試管，加液時(shí)試管中首先充滿液體，起“液封”作用，防止氣體從漏斗逸出。圖2-4-5是啟普發(fā)生器。啟普發(fā)生器屬于固-液常溫類發(fā)生裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是能隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生或停止，使用的范圍除了“固液、常溫”外，還有附加條件如固體必須是塊狀且不易溶于水，生成的氣體溶解度不大，反應(yīng)放熱不能過(guò)快，生成物要易溶。（2）貯氣裝置實(shí)驗(yàn)所需氣體事先制取好，存于貯氣裝置中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ箽怏w按一定的流速釋放出來(lái)。貯氣裝置的形式有多種，圖2-4-6是實(shí)驗(yàn)室常用的貯氣瓶，使用時(shí)由漏斗進(jìn)水把氣體壓出。圖2-4-7所示貯氣裝置的優(yōu)點(diǎn)

3、是貯氣量大，使用時(shí)只要打開(kāi)活塞，在“鐘罩”自重的作用下，氣體可自動(dòng)流出。通常適用于貯氣裝置的氣體應(yīng)是難溶于水的氣體。 （3）鼓空氣裝置 圖2-4-8中左邊是用于鼓氣的橡皮囊，廣口瓶起緩沖氣流的作用。圖2-4-6 圖2-4-7圖2-4-82供氣目的制取或通入氣體的目的常見(jiàn)有三種（1）制取一種氣體并試驗(yàn)其性質(zhì)；（2）制取或?qū)胍环N氣體，以此為一種反應(yīng)物與另外一種物質(zhì)反應(yīng)來(lái)制取其它物質(zhì)；（3）利用這種氣體的氣流把裝置中空氣或其它氣體排出或者防止氣體倒流。常見(jiàn)情況：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段氣源提供的氣體，如果不能發(fā)生（或因溫度等條件不夠暫時(shí)不能發(fā)生）反應(yīng)，則提供此氣體的目的一般是排盡裝置中的空氣。如氫氣還原氧化銅

4、，在加熱前要先通一會(huì)兒氫氣。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)提供一種非反應(yīng)必需的氣體，則往往是為了利用它的氣流把裝置中反應(yīng)生成的氣體“趕”入后面的儀器中與吸收劑反應(yīng)。主要反應(yīng)停止后繼續(xù)通入或產(chǎn)生氣體，一般是為了防止在冷卻過(guò)程中空氣或溶液被倒吸進(jìn)入裝置。 3.供氣裝置的設(shè)計(jì) 針對(duì)某種實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄟ^(guò)對(duì)常用儀器的改進(jìn)或組裝，完成合乎題意的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這類問(wèn)題需要認(rèn)真分析領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)要求，特別要理解原型裝置的原理，然后才能做到新儀器的替代或新裝置的“創(chuàng)意”。例如，啟普發(fā)生器使用很方便，其實(shí)質(zhì)是應(yīng)用了“連通器”原理。在理解原理的基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)有類似功能的簡(jiǎn)易裝置如：二、安全裝置的分類和常見(jiàn)形式（也叫安全瓶）1防倒吸的安

5、全裝置 氣體易溶于水或易被某特定的溶液吸收時(shí)，容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。倒立漏斗式：圖2-4-10是利用漏斗有較大的容積，溶液被吸入時(shí)，燒杯中液面將顯著下降，使漏斗口露出液面而使溶液重新流出，防止溶液吸入導(dǎo)管。根據(jù)此原理，可以用其它有較大容積的儀器替代漏斗，如底部有漏洞的試管、燒瓶等懸空式：圖2-4-11的導(dǎo)管露在溶液面之上防止倒吸。蓄液式：圖2-4-12在吸收氣體裝置前放一空容器（進(jìn)氣管不要伸入容器底部），防止偶爾產(chǎn)生倒吸的溶液進(jìn)入發(fā)生裝置。 肚容式：圖2-4-13利用干燥管即為一例。圖2-4-10圖2-4-11圖2-4-12圖2-4-13 （液封裝置）2.壓強(qiáng)控制裝置 圖2-4-14中錐形瓶b的作

6、用是防止裝置內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大而造成事故。氣體要能依次通過(guò)c、d、e，所以必須維持相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)，b瓶的玻璃管中便有一段水柱，觀察水柱的高低可以了解裝置內(nèi)的氣壓情況。一旦右邊諸導(dǎo)管有某處堵塞，裝置內(nèi)氣壓會(huì)驟然增大，這時(shí)b中的水通過(guò)瓶中的導(dǎo)管迅速被壓出，便可防止出現(xiàn)事故。掌握原理后，利用其它儀器設(shè)計(jì)具有相同功能的安全裝置并不困難。圖2-4-14圖2-4-15 圖2-4-15中分液漏斗頂和燒瓶頸間連接的橡皮管起平衡氣壓的作用，防止當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)氣壓大于漏斗中液柱壓強(qiáng)時(shí)放液不順暢。同樣的原理，在做分液實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果塞緊漏斗上口，則漏斗中液體的流出會(huì)受阻。這時(shí)應(yīng)打開(kāi)漏斗上口，或使漏斗頸上的小孔與塞子上的小槽對(duì)準(zhǔn)，讓漏斗內(nèi)

7、外氣壓平衡。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置的時(shí)候必須注意，儀器中如有氣體進(jìn)入，就必須有氣體的出口或者有容積可變的貯氣設(shè)備接納殘留的氣體。圖2-4-16中把氣體通入廣口瓶反應(yīng)，因氣體沒(méi)有出口，進(jìn)氣就困難，或者會(huì)造成壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生事故。可根據(jù)生成物的具體情況改成圖2-4-17或其它有氣體出口的裝置。圖2-4-16 圖2-4-17 3.防堵塞安全裝置 三、氣體凈化、干燥裝置氣體的凈化、干燥根據(jù)用液體吸收或固體吸收而裝置不同。圖2-4-19是合成氨原料氣在化合前經(jīng)過(guò)的一個(gè)裝置，該裝置的作用有三：干燥氣體；使氣體充分混合；觀察氣泡生成速率以便控制氣流速度。圖2-4-22管中的玻璃纖維的作用是固定固體，防止粉末被氣流帶走

8、。 圖2-4-18 圖2-4-19 圖2-4-20 圖2-4-21 圖2-4-22四、量氣裝置圖2-4-23 圖2-4-24 圖2-4-25 圖2-4-23是通過(guò)測(cè)定被氣體從廣口瓶中壓出來(lái)的水的體積來(lái)測(cè)得氣體的體積的。圖2-4-25是量氣管，使生成的氣體直接通入原本裝滿水的甲管中，甲管中的水被排向乙管，從甲管的刻度可讀出氣體的體積。以上兩種裝置在讀取氣體體積時(shí)都應(yīng)使兩邊的水面保持同一水平面。 五、尾氣處理裝置 尾氣如果有污染性、可燃性等，應(yīng)該處理。處理尾氣的常見(jiàn)方法有吸收法、點(diǎn)燃法和收集法。分別如圖2-4-26,圖2-4-27、圖2-4-28所示。 六、其它裝置圖2-4-29 圖2-4-30

9、圖2-4-31 圖2-4-32 除以上幾類裝置外，實(shí)驗(yàn)中常用的裝置部件還有如用來(lái)檢驗(yàn)氣體或驗(yàn)證氣體性質(zhì)的反應(yīng)裝置、氣體的收集裝置、冷凝裝置等，這些裝置在具體實(shí)驗(yàn)中一般都比較容易理解其作用。圖2-4-29是檢驗(yàn)濃硫酸與木炭反應(yīng)所得氣體中含有CO2 和SO2的實(shí)驗(yàn)裝置圖。第一個(gè)試管中的品紅作用是檢驗(yàn)SO2，高錳酸鉀溶液的作用是吸收SO2，第二個(gè)試管中的品紅是檢驗(yàn)SO2有否被吸收完全，防止它干擾CO2 的檢驗(yàn)。石灰水的作用是檢驗(yàn)CO2 。圖2-4-31和圖2-4-32是不同形式的冷卻或冷凝裝置。圖2-4-30常用于有機(jī)物加熱反應(yīng)，例如用生石灰吸收工業(yè)酒精中的水分，加熱反應(yīng)時(shí)酒精會(huì)揮發(fā)，用冷凝管既保持

10、燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，又可起冷凝回流作用，防止酒精揮發(fā)。有機(jī)物加熱反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)容器口的橡皮塞上經(jīng)常有一根長(zhǎng)導(dǎo)管，其作用也是使反應(yīng)物的蒸氣冷凝回流，防止揮發(fā)散逸。七、噴泉實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)一、探究噴泉實(shí)驗(yàn)的形成原理 噴泉形成的原因是瓶?jī)?nèi)外存在壓強(qiáng)差。當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)氣體溶于液體或與之反應(yīng)時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體大量減少，壓強(qiáng)降低，外界的大氣壓將液體壓入燒瓶?jī)?nèi)，形成美麗的噴泉。 操作：先擠壓膠頭滴管，再打開(kāi)止水夾，可見(jiàn)帶有尖嘴的導(dǎo)管噴出紅色的噴泉。 原因分析：氨氣極易溶于水，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)瞬間變小，外界大氣壓將燒杯內(nèi)的水壓入燒瓶,形成紅色噴泉（氨水呈堿性，遇酚酞變紅）二、分析噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵

11、 盛氣體的燒瓶必須干燥，否則甁中有液體，會(huì)使瓶口留下空氣，形成的噴泉壓力不大（噴泉”無(wú)力”）；氣體要充滿燒瓶； 燒瓶不能漏氣（實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性）；     所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應(yīng)。 三、形成噴泉的組合 極易溶于水的氣體（NH3、HCl、SO2 等）與水可形成噴泉； 酸性氣體（HCl、CO2、SO2、NO2、H2S等）與NaOH溶液可形成噴泉；有機(jī)氣體與其他物質(zhì)反應(yīng)也可形成噴泉。四、闡釋形成噴泉的方式 1、負(fù)壓型（減小壓強(qiáng)）：接納噴泉的空間低于大氣壓，而噴起液體容器與大氣相通，通常是燒瓶?jī)?nèi)氣體極易溶于水或燒瓶?jī)?nèi)的氣體與溶液反應(yīng)，使燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)低于大氣壓。 2、正壓型（增大壓強(qiáng)）：接納噴泉的空間與大氣相通，而噴起液體容器壓強(qiáng)大于大氣壓。通常是容器內(nèi)的液體由于受熱揮發(fā)（如濃鹽酸、濃氨水、酒精等）或由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體。 五、啟動(dòng)噴泉的多種方法：  （1）由PV=nRT可知，減小壓強(qiáng)P，可通過(guò)：減少氣體的物質(zhì)的量n，降低氣體的溫度（T）。由實(shí)驗(yàn)裝置可知，只能通過(guò)方法進(jìn)行。 方法一：打開(kāi)止水夾，用手(或熱毛巾等)將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)