U型管與化學實驗

福建省廈門實驗中學(361000) 鄒 標

1 常見的U型管的種類

化學實驗中常見的U型管主要有3種形式,如圖1所示。在高考化學實驗試題中,前兩種U型管經常出現。

圖1 U型管的種類

2 U型管在化學實驗中的應用

2.1 作為電解裝置

如圖2所示,利用U型管作為電解飽和食鹽水的裝置。使用U型管可使兩電極平行,不會因兩電極接觸而短路,氣體產物易分開,易于分別收集,實驗現象比較容易觀察到。

圖2 電解飽和食鹽水

2.2 作為氣體與固體反應器

用圖3中的實驗裝置進行實驗,證明過氧化鈉可作供氧劑。A與分液漏斗為氣體發生裝置,產生CO2氣體；B中為飽和NaHCO3溶液,除去CO2中的HCl氣體；C中為過氧化鈉固體,與CO2氣體反應產生O2；D中為NaOH溶液,吸收未反應的CO2氣體；F試管中收集產生的O2氣體。把E中的導管移出水面,關閉分液漏斗活塞,用拇指堵住試管口,取出試管,將帶火星的木條伸入試管口內,木條復燃,證明試管中收集的氣體是氧氣。在此使用U型管的作用是便于氣體順利通過,增大氣體與固體的接觸面積,使反應更完全。

圖3 探究CO2與Na2O2反應

2.3 作為干燥器

如圖4所示,氨與灼熱的氧化銅反應得到氮氣和金屬銅。A中為產生氨氣的裝置,2NH4Cl＋,B中的U型管內裝有堿石灰,用于除去氨氣中的水蒸氣。C裝置中發生氨氣還原CuO反應,產生N2,D裝置中冷卻未反應完的氨氣和水,E裝置中收集產生的N2。此裝置中,氣體通過U型管中的干燥劑,氣體與固體的接觸面大,能使反應比較充分,保證了吸收效果,提高了吸收效率。

圖4 氨氣的制取與性質

2.4 尾氣吸收裝置

如圖5所示,球形U型管可以用來設計易溶性氣體的吸收裝置,或有害氣體的尾氣吸收裝置。使用此球形U型管吸收尾氣,裝置簡單,操作方便,吸收效果好,還有利于觀察實驗現象。

圖5 吸收尾氣

2.5 作為冷凝裝置

如圖6所示,利用U型管設計氣體冷凝裝置,可冷凝SO3氣體、N2O4氣體、“煤的干餾”的餾出物等。將U型管設計為冷凝裝置,安裝方便,操作簡單,觀察方便。

圖6 冷凝裝置

2.6 作為制取裝置

如圖7所示,改進后的裝置,可以收集并檢驗到氫氣。利用U型管和塑料瓶、大頭針等常見的物品,將課本中的實驗進行了創新設計,解決了鈉與水反應產生的氫氣難收集的難題,將定性與定量實驗相結合,給學生以啟迪。

圖7 鈉與水反應

3 啟迪與思考

U型管在實驗中的作用有很多,但我們平時對它關注不夠,沒有去挖掘它強大的實驗功能。作為化學教師,需要開動腦筋,與學生一起去研究、開發U型管在實驗中的應用,師生一起體驗化學的魅力。