磁控氣體反應(yīng)裝置介紹

摘要：磁控氣體反應(yīng)裝置是利用磁鐵的吸引力來控制反應(yīng)物的接觸和分離，從而達(dá)到控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的裝置。除了具有啟普發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)外，且藥品用量少；反應(yīng)易于控制；停止反應(yīng)時(shí)容器內(nèi)外壓強(qiáng)差小，易于達(dá)到氣密性要求等。

關(guān)鍵詞：磁控；啟普發(fā)生器；實(shí)驗(yàn)污染

文章編號：1005－6629(2007)07－0014－02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

在中學(xué)化學(xué)教材中，至少有三處需要制備或產(chǎn)生NO2氣體：一是硝酸性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，二是壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響實(shí)驗(yàn)，三是溫度對化學(xué)平衡的影響實(shí)驗(yàn)。蘇教版高一新教材《化學(xué)1》P101“觀察與思考”中用下圖(圖1)方法觀察銅和濃硝酸的反應(yīng)，由于銅片與濃硝酸的反應(yīng)速度非常快，無法控制反應(yīng)，不但浪費(fèi)試劑，而且很易造成污染。改進(jìn)后用磁控裝置(圖2)可以隨意讓氣體產(chǎn)生或停止。

1操作方法說明

如圖2裝置，準(zhǔn)備好儀器；將適當(dāng)大小的銅片一角打孔并穿入鐵質(zhì)回形針，在試管內(nèi)加入適量濃硝酸(2ml左右)，將試管在鐵架臺上用鐵夾固定，然后再將環(huán)形磁鐵(可以利用報(bào)廢收錄機(jī)小喇叭或磁化杯等零件上拆下的環(huán)形磁鐵)從試管下部套住試管并與鐵夾相吸，用攝子夾著回形針慢慢放入試管，使回形針被磁鐵吸住從而使銅片不與濃硝酸接觸，試管口用橡皮塞密封，準(zhǔn)備好收集裝置后再把磁鐵慢慢下移，僅讓銅片與濃硝酸接觸，立即產(chǎn)生大量NO2氣體，排凈裝置中的空氣后收集NO2備用。如果需要停止反應(yīng)，只要將環(huán)形磁鐵上移且與鐵夾相吸反應(yīng)立刻停止。(見操作示意圖3)

另外，利用上述裝置，再用針筒來收集氣體，因?yàn)殡S時(shí)可以停止反應(yīng)，所以可使氣體在針筒的某一刻度隨意停止，用于定量收集氣體也十分方便。

2改進(jìn)裝置介紹

上述按教材方法改進(jìn)的磁吸裝置雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但在收集NO₂前排空氣時(shí)用肉眼觀察空氣是否排凈的過程中可能會有NO₂氣體逸出；反應(yīng)完畢后處理裝置中的殘留NO₂氣體時(shí)有可能會使氣體泄漏。使用下列改進(jìn)后的聯(lián)合裝置可以同時(shí)解決上述問題。(由于圖中已有詳細(xì)的標(biāo)注，各裝置的作用及具體操作方法不再累贅)

3改進(jìn)后的磁吸式可控固液反應(yīng)裝置(NO2氣體發(fā)生裝置)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)

3.1磁吸式可控固液反應(yīng)裝置(圖4)：能排放廢液，不需清洗，可重復(fù)加入反應(yīng)物；適合于實(shí)驗(yàn)室制備二氧化氮?dú)怏w。

3.2銅與濃稀硝酸的反應(yīng)(圖5)裝置簡單，操作容易，可進(jìn)行加熱操作，適合于課堂教學(xué)應(yīng)用。

3.3上述制備二氧化氮?dú)怏w的方法和目前許多資料所介紹的方法相比較具有：節(jié)省試劑、制作材料易得；能自如地控制銅片與濃硝酸反應(yīng)的發(fā)生和停止，實(shí)驗(yàn)無污染；制備、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和廢液廢氣處理裝置融為一體，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

4磁控氣體反應(yīng)裝置在其他實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

利用上述原理和裝置，或稍加改進(jìn)，可以控制許多化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生和停止。

4.1實(shí)驗(yàn)室制取氫氣：如果直接用鐵和酸反應(yīng)制取氫氣只需一塊簡單的磁鐵就可以替代制取氫氣的簡易發(fā)生裝置，并且很容易達(dá)到氣密性要求。其簡單、方便和實(shí)用性是不言而喻的。利用鋅片制氫氣時(shí)，可以用上述制取二氧化氮類似的方法。

4.2實(shí)驗(yàn)室制取乙炔氣體：用鐵絲網(wǎng)包裹電石后也可以用磁鐵控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。

4.3銅與濃硫酸加熱生成二氧化硫氣體的實(shí)驗(yàn)苯與溴的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn)及其他一些反應(yīng)也可以用上述磁控制方法用來操作控制。