一种新设计的多功能化学实验装置

2017-01-05王发应季勇福周凤顶李太锐

化学教学 2016年11期

王发应+季勇福+周凤顶+李太锐

摘要：利用广口瓶、注射器、输液器等常见物品进行简单的加工和组装，可以制作成一个能制取氢气、氧气、二氧化氮等气体及完成10多个初、高中化学实验的装置，具有制作和使用简单、成本低廉等特点，还能培养学生的创新意识。

关键词：多功能；化学实验装置；铜和硝酸反应；制取乙炔

文章编号：1005–6629（2016）11–0073–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

在中学化学教学中，制取氢气、氧气、乙炔等气体发生装置，以及铜和硝酸反应等实验装置，不仅结构复杂，体积庞大，所用仪器多，搬动和使用都非常麻烦，而且课前准备和课后处理都要花费大量的时间，增加了教师的工作负担。为此，通过查阅了大量的文献资料[1～4]，在不断试验和反复改进之后，最终根据启普发生器原理，利用广口瓶、注射器、输液器等常见物品进行简单的加工和组装，制作成了一件能制取氢气、氧气、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等气体以及能完成10多个初、高中化学实验的装置。经实践检验，效果非常好。现介绍如下，供同行参考指正。

1 实验装置图

新设计的实验装置如图1所示。

2 用途

本装置可以完成的实验见表1。

3 制作方法

3.1 制作过程

在一个6号橡皮塞的中央钻一个与注射器筒外径大小相当的孔（如图2a所示），然后将注射器筒插入该孔中，制成反应室（如图2b所示）。在注射器活塞上钻一个与输液管外径大小相当的孔，切取长约15～20cm带开关的输液管插入孔中，管头露出活塞即可，用胶水粘牢密封（如图2c所示）。将带导管的活塞放回注射器筒中，再将橡皮塞塞入广口瓶口即成（如图1所示）。

3.2 气密性检查

方法一：打开开关，拉动活塞，抽入一定量空气，将导管口浸入烧杯的水中，推动活塞，如果装置的气密性好，水中会产生大量气泡，拉动活塞，水会进入装置内，停止拉动活塞，水会在导管中形成一段稳定的水柱；如果装置的气密性差，则推动活塞时，导管口产生的气泡少，拉动活塞时，形成的水柱就不稳定，甚至不会进入导管。此时须检查各连接处，进行补粘等相应的处理，直至气密性好为止。

方法二：打开开关，拉动活塞，抽入一定量空气，然后关闭开关，将整套装置浸入水中。如果装置不漏气，则推动活塞时，水中不会有气泡产生；如果装置漏气，漏气处就会冒出气泡。取出装置，用吹风机将漏气处吹干，用胶水补粘后，重复上述操作，直至不漏气为止，即可用来进行实验。

4 使用方法

4.1 制取氢气、氧气、二氧化碳、硫化氢、二氧化氮、一氧化氮等气体

4.1.1 添加药品

将上述气体发生器取下橡皮塞，抽出活塞，在注射器筒内加入足量块状固体药品（锌粒或块状二氧化锰、石灰石、细铜丝团等），然后将活塞装回注射器筒并推到底，关闭开关；在瓶内装入适量液体药品（稀硫酸或双氧水、稀盐酸、浓硝酸、稀硝酸等），将注射器筒放回瓶内，塞紧橡皮塞（液体药品的量不能过多，否则注射器筒的体积所排开的液体药品会溢出造成浪费，甚至污染或腐蚀桌面和其他物品，而且要让放入注射器筒后瓶内仍要留有一定空间，以便容纳反应产生的气体排出的液体药品，下同）。

4.1.2 操作方法

拉动活塞，往注射器筒内抽入一定量的液体药品（如图3a所示），两种药品在注射器筒内立即发生反应，产生大量气泡，产生的气体形成的压力将液体药品压回瓶内（瓶内空气被压缩，形成一定的压力）。当两种药品分离时，反应立即停止（如图3b所示）；当打开排气管开关排出气体后，液体药品在自身压力的作用下进入注射器筒内，与固体药品接触时，反应又立即发生（如图3c所示）。如此反复进行打开和关闭开关的操作，即可控制反应的发生和停止，使用起来非常简单和方便。

4.2 制取乙炔气体

4.2.1 添加药品

取下橡皮塞，抽出活塞，在注射器筒底部先放入一层玻璃丝（或石棉绒），再加入足量块状固体电石，然后将活塞装回并推到底，关闭开关；在瓶内装入适量50%～70%水的酒精溶液[5]，将注射器筒放入瓶内，塞紧橡皮塞。

4.2.2 操作方法

拉动活塞，往注射器筒内抽入一定量水的酒精溶液（如图3a所示），两种药品在注射器筒内立即发生反应，产生大量气泡，产生的气体形成的压力将液体药品压回瓶内，当两种药品分离时，反应慢慢停止（如图3b所示，残留的液体药品会和电石继续反应）；当打开开关排出气体后，液体药品在自身压力的作用下又进入注射器筒内，与固体药品接触时，反应又立即发生（如图3c所示）。如此反复进行打开和关闭开关的操作，即可控制反应的随时发生和停止。

4.3 钠和乙醇反应

如图3所示，按4.1.1的操作，在瓶内装入适量无水乙醇，在注射器筒内装入适量金属钠后重新组装好装置。再按4.1.2的操作方法，即可进行钠和乙醇反应的实验，同样可以通过打开和关闭开关的操作，控制反应的发生和停止。

4.4 氨与氯化氢反应及分子运动实验

如图4所示，在注射器筒内装入一团浸有浓盐酸（或酚酞试液）的棉花团，在瓶内滴入几滴浓氨水，组装好装置后，很快就会看到瓶内和注射器筒内产生大量白烟，最终充满整个装置（或浸有酚酞试液的棉花团变红）。

4.5浓硫酸或氢氧化钠固体的吸水性

在注射器筒内放几粒比注射器出口稍大的蓝色硫酸铜晶体（避免掉入瓶内），在瓶内加入适量浓硫酸或氢氧化钠固体，静置观察，一段时间后，蓝色硫酸铜晶体表面就会形成一层白色粉末（如图4所示）。