環保型氣體防泄漏實驗裝置

摘要：鑒于中學有毒氣體制備及性質等實驗藥品用量大、實驗時間長、毒氣易泄露、尾氣難處理等不足，利用實驗室常備儀器制作的環保型多用氣體防泄漏實驗裝置，可適用于許多涉及有毒有害氣體的實驗，具有結構簡單、通用性強、無環境污染、實驗效果好等優點。

關鍵詞：氣體制取；性質實驗；綠色環保

文章編號：1005–6629（2013）10–0047–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

中學化學在講授元素化合物知識時，需通過實驗對Cl2、SO2、NO2、CO2、NH3等有毒、有害氣體的性質與制備進行探究，這些實驗用藥量較大，對其性質的驗證實驗時間長。因此如何自制實驗裝置，讓化學實驗既簡易又環保，有許多同行進行了有益的探索[1～3]。但從課堂試用的情況來看，這些實驗的設計雖達到了簡易環保的要求，但在裝置美觀性、通用性和直觀性等方面還不盡如人意。針對這些問題，筆者在前人研究的基礎上設計了環保型多用途氣體實驗裝置，該裝置設計新穎、構思巧妙、多種功能、操作簡便、現象直觀、綠色環保，具有推廣意義，現為大家介紹如下。

1 設計思路

從化學實驗的整體性、簡約性、美觀性和環保性出發，把氣體制取、性質實驗和尾氣處理在全封閉裝置內同步完成，設計了如圖1所示實驗裝置，各部件均是化學實驗室常備儀器，如廣口瓶、蒸餾燒瓶、移液管、試管、膠頭滴管等，利用橡膠塞把以上儀器通過簡單的連接，形成既獨立又連通的若干個空間，向各個不同的空間放入不同的試劑，即可進行氣體的發生、性質實驗及尾氣的處理，具有結構簡單、通用性強、無環境污染、實驗效果好等優點，適用于各類產生有毒有害氣體的實驗。

裝置說明：該裝置無需夾持儀器，實驗時可穩定地放置于實驗演示臺上，其中移液管在實驗中充當氣壓平衡管，可調節內外壓強，防止沖塞，帶側口的彎頭試管可自行加工而成。

2 適用實驗介紹

2.1 SO2性質驗證實驗

如圖3所示，在廣口瓶內的兩導管上分別貼上兩條藍色石蕊試紙條，向廣口瓶中注入適量的澄清石灰水，向燒瓶中注入適量的紫色石蕊溶液，在彎頭試管內加入幾粒石灰石碎塊，膠頭滴管中吸入適量的稀鹽酸，按圖3所示連接好裝置。實驗時，擠壓膠頭，二氧化碳從試管上部的氣孔排出。搖晃裝置，片刻可發現：石灰水出現白色混濁，石蕊試液變為紅色，隨后廣口瓶內下部一條石蕊試紙先變紅色，上部一條試紙后變紅色；打開廣口瓶上的橡膠塞，插入燃燒的火柴，火柴熄滅。

結論：①通過紫色石蕊試液變紅色，證明二氧化碳是酸性氧化物；②二氧化碳能使澄清的石灰水變混濁；③通過石蕊試紙變色順序說明二氧化碳的密度比空氣大；④二氧化碳不能燃燒，且不支持燃燒。

2.3 銅與濃硝酸反應

如圖4所示，向廣口瓶和燒瓶中各注入適量的氫氧化鈉溶液，在彎頭試管內投入小片銅片，膠頭滴管中吸入適量的濃硝酸，按圖4所示連接好裝置。實驗時，擠壓膠頭，銅與濃硝酸反應放出的紅棕色二氧化氮氣體，從試管上部的小孔排放出來，充入燒瓶和廣口瓶中。利用氣壓平衡管可調節內外壓強，防止沖塞。搖晃裝置，NO2被廣口瓶和燒瓶內的NaOH溶液吸收，有害氣體不會外泄，保護了工作環境。

2.4 銅與濃硫酸反應

如圖5所示，向廣口瓶中注入適量的品紅溶液，向彎頭試管內加入適量的紫色石蕊溶液，向燒瓶中注入適量的濃硫酸，把銅絲的一頭彎成螺旋狀，另一頭纏繞固定在彎頭試管的底部（注：此設計可通過旋轉橡膠塞控制銅絲和濃硫酸接觸，從而可根據需要隨時停止反應，避免藥品浪費），按圖5所示連接好裝置。加熱燒瓶的底部，銅和濃硫酸銅反應產生SO2。搖晃裝置，可發現：品紅溶液逐漸褪色，石蕊試液變為紅色，整個演示過程中有害氣體不會外泄。

2.5 木炭與濃硝酸反應

如圖6所示，向廣口瓶中注入適量的氫氧化鈉溶液，向燒瓶中加入適量的濃硝酸，按圖6所示連接好裝置。用酒精燈加熱濃硝酸，與此同時把花生米大小的木炭塊點燃（用硬實的木炭），放置于燒瓶的頸部，塞好橡膠塞。向左傾斜裝置，讓點燃的木炭滑入到熱濃硝酸里，木炭在熱濃硝酸里激烈反應，上下跳躍，生成的紅棕色NO2充滿燒瓶。氣壓平衡管可調節內外壓強，防止沖塞。搖晃裝置，NO2被廣口瓶內的NaOH溶液吸收，有害氣體不會外泄，保護了工作環境。

2.6 硫化氫和二氧化硫反應

能夠利用環保型多用氣體實驗裝置的實驗還有很多，如H2S和Cl2反應的實驗、NH3和HCl氣體的化合反應的實驗等。總之，通過舉一反三，我們還可進一步開發該儀器的功能，讓化學實驗既簡易又環保。

參考文獻：

[1]楊蔭川.對多用化學反應實驗管的研制和使用[J].中國教育技術裝備，2004，（3）：13～14.

[2]卓利君.自制實驗管讓化學實驗既簡易又環保[J].中學化學教學參考，2007，（4）：43～43.

[3]張建波，施力爭.有毒氣體實驗的集約化設計[J].化學教學，2011，（5）：44～45.