貯氣裝置和爆炸裝置的新設計

文章編號:1005-6629(2010)07-0015-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:C

針對中學教學實際情況，對貯氣裝置和爆炸裝置重新進行了設計，經過反復試驗，實驗效果良好，現介紹如下。

1 貯氣裝置

1.1設計動機

中學化學實驗中與氣體相關的實驗較多，在該類實驗中常會存在如下問題:①收集氣體的方法要根據氣體的密度和溶解性確定，與空氣中的氧氣發生反應的氣體在收集時還要避免其接觸氧氣，故對收集方法有限制;②有很多無色氣體在用排空氣法收集時無法知道是否已經收集滿，待用試紙檢測時可能已有一部分氣體逸散到空氣中而造成環境污染;③氣體一般貯存在集氣瓶中，取用時不方便，若要進行實驗，需要把整個氣體制備裝置搬進教室，操作麻煩;④集氣瓶貯存的氣體不能放置很長的時間，攜帶也不方便。鑒于此，想設計一種使用廣泛、操作便捷的貯氣裝置。

1.2 實驗裝置圖

如圖1所示:

1.3操作方法

在注射器的口部連接一段橡膠管，另準備一根3 cm長直徑為8 mm的短玻璃棒備用。當需要貯存氣體時，在實驗室將圖1中的橡膠管連接到氣體制取裝置的凈化裝置的后面。不管該氣體為何種氣體，該裝置都可以收集，并且通過注射器內推柄上升的高度很容易知道所收集氣體的量，當氣體的收集量達到要求時，將橡皮管從制取裝置上取下，然后將事先準備好的短玻璃棒塞入橡膠管中(也可用止水夾夾住橡膠管)。 若所收集的氣體(如Cl2)對橡膠有腐蝕作用，則盡可能將短玻璃棒深插入到接觸注射器口玻璃，減少橡膠與氣體的接觸面積，此裝置可以貯存氣體相當長的時間而沒有多少損耗。

2 爆炸裝置

2.1設計動機

我國近年中學化學教材上有氫氣的爆炸、煤氣爆炸、氫氣與氯氣光照爆炸等爆鳴實驗，這些實驗存在一定的危險性、氣體的用量不易控制、耗時長、實驗成功率不高等缺點。故進行了如下的設計。

2.2 裝置制作流程

取下廢棄礦泉水瓶的瓶蓋，用電烙鐵在瓶蓋中間燒出一個與20 mL一次性注射器嘴大小相當的洞，接著在瓶蓋內和注射器底部涂抹上502膠水，將注射器嘴穿過圓洞，然后，用力把一次性注射器的底部和瓶蓋粘在一起。另取一支同型號的一次性注射器，拔出推柄，取下推柄上的橡膠活塞，將取下的橡膠活塞塞進注射器，然后再將推柄(沒有取下橡膠活塞的那支)塞入注射器，把橡膠活塞推到注射器的底部。在實驗中，橡膠活塞會隨著注射器活塞的推拉而上下運動，至此，爆炸裝置已制作成功。該裝置的裝配流程如圖2所示:

點火系統:取舊一次性打火機，將其中的壓電陶瓷電子打火器取出(在打火機的按鈕下面)，把原來的一根導線作為火線，然后在其下部裸露的金屬殼上繞幾圈去掉絕緣層的電線作為零線，最后，分別將兩根電線與同軸電纜做成的電極相連接，形成點火系統。裝置如圖3所示。

2.3 實驗步驟

以氫氣爆炸實驗為例，實驗時，先給20 mL一次性注射器裝上針頭，將注射器的針頭插入貯H2裝置的橡膠管抽取10 mL H2，再吸入10 mL 空氣，此時，H2和空氣在注射器中基本混合均勻。慢慢取出推柄，由于下面還有一個橡膠活塞，混合氣體不會泄漏，拔下針頭，再將同軸電纜從注射器口放入爆炸裝置內，同軸電纜的另一端接點火系統，然后把附有爆炸裝置的瓶蓋慢慢旋到廢棄大號礦泉水瓶上，固定好裝置，按下點火系統開關，就可以明顯觀察H2和空氣混合氣體爆炸實驗。由于是橡膠活塞，撞到瓶底后會彈回，不會損壞，取回后可重復進行實驗。若實驗的反應物和產物無毒、無污染，本實驗也可不在礦泉水瓶中進行，直接將爆炸裝置固定在鐵架臺的鐵夾上實驗，現象觀察更明顯，爆炸后橡膠活塞被高高彈出。

3總結

改進后的裝置有如下特點:

① 貯氣裝置使用范圍廣，可以收集中學階段幾乎所有氣體(HF除外)，且收集的氣體純凈、 裝置攜帶方便，很適合公開課或者實驗比賽使用。

② 實驗所需藥品少，成功率高，現象明顯，節省藥品經費和實驗時間，減少環境污染。

③ 實驗裝置的制作材料易得，大部分為廢物利用，且制作技術要求不高，實驗成本低廉。

④ 爆炸裝置很好地解決了筆者上次《氫氣與氯氣反應實驗改進》設計中注射器推柄被炸斷以及注射器活動范圍較小的缺陷。

參考文獻:

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