高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置

中學(xué)化學(xué)的試驗(yàn)裝置

一、供氣裝置的理解和設(shè)計(jì)

1.氣源類型與裝置

試驗(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（鼓氣與緩沖裝置）。

（1）氣體發(fā)生裝置。

依據(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：

①固體加熱類如圖2-4T；②固-液（或液-液）常溫類如圖2-4-2；③固-液（或液-液）

加熱類如圖2-4-4o

圖2-4-3裝置是圖2-4-2裝置的變形，分液漏斗用長頸漏斗替代，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，限制反應(yīng)速率）加小試管，加液時(shí)試管中首先

充溢液體，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)限制反應(yīng)的發(fā)生或停止，運(yùn)用的范圍除了“固

液、常溫”外，還有附加條件如固體必需是塊狀且不易溶于水，生成的氣體溶解度不大，

反應(yīng)放熱不能過快，生成物要易溶。

(2)貯氣裝置

試驗(yàn)所需氣體事先制取好，存于貯氣裝置中，在試驗(yàn)時(shí)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ箽怏w按肯定的流

速釋放出來。貯氣裝置的形式有多種，圖2-4-6是試驗(yàn)室常用的貯氣瓶，運(yùn)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)是貯氣量大，運(yùn)用時(shí)只要打開活塞，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。

2.供氣目的

制取或通入氣體的目的常見有三種

(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。常見狀況:

①試驗(yàn)起先階段氣源供應(yīng)的氣體，假如不能發(fā)生(或因溫度等條件不夠短暫不能發(fā)生)

反應(yīng)，則供應(yīng)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，在加熱前要先

通一會(huì)兒氫氣。

②在整個(gè)試驗(yàn)過程中持續(xù)供應(yīng)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”入后面的儀器中與汲取劑反應(yīng)。

③主要反應(yīng)停止后接著通入或產(chǎn)生氣體，一般是為了防止在冷卻過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)

針對某種試驗(yàn)?zāi)康?，通過對常用儀器的改進(jìn)或組裝，完成合乎題意的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這類問題

須要仔細(xì)分析領(lǐng)悟試驗(yàn)要求，特殊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)生器運(yùn)用很便利，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)有類似功能的簡易裝置如：

前商『

二、平安裝置的分類和常見形式（也叫平安瓶）

1.防倒吸的平安裝置

氣體易溶于水或易被某特定的溶液汲取時(shí)，簡單產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。

①倒立漏斗式：圖2-4T0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。依據(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

②懸空式：圖2-4T1的導(dǎo)管露在溶液面之上防止倒吸。

③蓄液式：圖2-4T2在汲取氣體裝置前放一空容器（進(jìn)氣管不要伸入容器底部），防止

間或產(chǎn)生倒吸的溶液進(jìn)入發(fā)生裝置。

④肚容式：圖2-4-13利用干燥管即為一例。

（液封裝置）

2.壓強(qiáng)限制裝置

圖2-4-14中錐形瓶b的作用是防止裝置內(nèi)壓強(qiáng)過大而造成事故。氣體要能依次通過c、

d、e,所以必需維持相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)，b瓶的玻璃管中便有一段水柱，視察水柱的凹凸可以了解

裝置內(nèi)的氣壓狀況。一旦右邊諸導(dǎo)管有某處堵塞，裝置內(nèi)氣壓會(huì)隧然增大，這時(shí)b中的水

通過瓶中的導(dǎo)管快速被壓出，便可防止出現(xiàn)事故。駕馭原理后，利用其它儀器設(shè)計(jì)具有相

同功能的平安裝置并不困難。

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)燒瓶內(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，在做分液試驗(yàn)時(shí)，假如塞緊漏斗上

口，則漏斗中液體的流出會(huì)受阻。這時(shí)應(yīng)打開漏斗上口，或使漏斗頸上的小孔與塞子上的

小槽對準(zhǔn)，讓漏斗內(nèi)外氣壓平衡。

設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置的時(shí)候必需留意，儀器中如有氣體進(jìn)入，就必需有氣體的出口或者

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?？梢罁?jù)生成物的詳細(xì)狀況改成圖

2-4-17或其它有氣體出口的裝置。

3.防堵塞平安裝置

三、氣體凈化、干燥裝置

氣體的凈化、干燥依據(jù)用液體汲取或固體汲取而裝置不同。

圖2-4-19是合成氨原料氣在化合前經(jīng)過的一個(gè)裝置，該裝置的作用有三：①干燥氣體；

②使氣體充分混合；③視察氣泡生成速率以便限制氣流速度。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。

------?

圖2-4-18圖2-4-19圖2-4-20圖2-4-21

四、量氣裝置

圖2-4-23是通過測定被氣體從廣口瓶中壓出來的水的體積來測得氣體的體積的。圖

圖2-4-23圖2-4-24圖2425

2-4-25是量氣管，使生成的氣體干脆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

尾氣假如有污染性、可燃性等，應(yīng)當(dāng)處理。處理尾氣的常見方法有汲取法、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。

A

圖2426圖2427圖2426變形S2-4-28六、

其它裝置

除以上幾類裝置外，試驗(yàn)中常用的裝置部件還有如用來檢驗(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，這些裝置在詳細(xì)試驗(yàn)中一般都比較簡單理解其

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C0?和SO?的試驗(yàn)裝置圖。第一

個(gè)試管中的品紅作用是檢驗(yàn)S02,高鋅酸鉀溶液的作用是汲取S02,其次個(gè)試管中的品紅是

2

圖2-4-29圖

檢驗(yàn)S02有否被汲取完全,防止它干擾C02的檢驗(yàn)。石灰水的作用是檢驗(yàn)C02。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

石灰汲取工業(yè)酒精中的水分，加熱反應(yīng)時(shí)酒精會(huì)揮發(fā)，用冷凝管既保持燒瓶內(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

上常常有一根長導(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、噴泉試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

一、探究噴泉試驗(yàn)的形成原理

噴泉形成的緣由是瓶內(nèi)外存在壓強(qiáng)差。當(dāng)燒瓶內(nèi)氣體溶于液體或與之反應(yīng)時(shí)，瓶內(nèi)氣體大

量削減，壓強(qiáng)降低，外界的大氣壓將液體壓入燒瓶內(nèi)，形成漂亮的噴泉。

操作：先擠壓膠頭滴管，再打開止水夾，可見帶有尖嘴的導(dǎo)管噴出紅色的噴泉。緣由分

析：氨氣極易溶于水，燒瓶內(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，遇酚酸變紅）

二、分析噴泉試驗(yàn)勝利的關(guān)鍵

①盛氣體的燒瓶必需干燥，否則瓶中有液體，會(huì)使瓶口留下空氣，形成的噴泉壓力不大（噴

泉“無力”）；

②氣體要充溢燒瓶；

③燒瓶不能漏氣（試驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性）；

④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

①極易溶于水的氣體（NH3、HCKS02等）與水可形成噴泉；

②酸性氣體（HC1、C02、S02、N02、H2s等）與NaOH溶液可形成噴泉；

③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，通常是燒瓶內(nèi)氣體極易溶于水或燒瓶內(nèi)的氣體與溶液反應(yīng)，使燒瓶內(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：

][①削減氣體的物質(zhì)的量n,②降低氣體的溫度（T）o

I由試驗(yàn)裝置可知，只能通過方法②進(jìn)行。

淚方法一：打開止水夾，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)的