排空氣法裝置設(shè)計

排空氣法實驗器材

集氣瓶，雙孔膠塞（與集氣瓶配套），導(dǎo)管，一次性注射器

排空氣法裝置的制作

用燒紅的鐵釘在注射器的上方鉆一小孔，用銼刀將小孔的周邊銼平，使注射器的活塞上下移動不受影響。

排空氣法操作原理

本裝置適用于一切排空氣法收集氣體的實驗。實驗開始前，必須根據(jù)氣體的性質(zhì)找到合適的指示劑，可以是濕潤的試紙或者沾某種指示溶液的棉花團(tuán)（棉花團(tuán)必須盡量擰干），有時氣體自身的顏色也可以作為一種指示劑。

實驗時，待收集的氣體通過長導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶中，空氣會通過短導(dǎo)管進(jìn)入注射器，指示劑不變色，之后從注射器上的排氣孔排出。

當(dāng)待收集的氣體充滿整個集氣瓶而進(jìn)入注射器時，指示劑會變色，這時只要把注射器的活塞向下移到小孔以下，整個裝置便變?yōu)槊芊庋b置，防止了氣體的泄漏。

排空氣法；注射器；指示劑

中學(xué)化學(xué)教材重點介紹的14種常見氣體中有7種有害氣體（SO2、NO2等 注：co2不是有害氣體）只能用排空氣法進(jìn)行收集，而傳統(tǒng)的排空氣法是敞口的，容易造成泄漏。雖然這類實驗都要求在通風(fēng)櫥里進(jìn)行，但很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的中學(xué)往往無專門的實驗室，對當(dāng)?shù)刂袑W(xué)教師在此類實驗教學(xué)中造成了極大的不便。

為此，我們利用人們熟悉的醫(yī)用注射器對排空氣法的收集裝置進(jìn)行改進(jìn)。注射器具有密封性好，有上下可移動的活塞，能經(jīng)受較高的溫度 ，耐腐蝕等優(yōu)特點。我們利用這些特性，將注射器運用到排空氣法收集氣體的裝置上，有效地防止了有害氣體的泄漏，減少了大氣污染。

本文通過對一次性注射器的簡單加工，經(jīng)過多次實驗的對比，選擇合適的指示劑，使得用排空氣法收集有害氣體時不容易泄漏，裝置微型化，符合綠色化學(xué)的新理念。

針對在中學(xué)化學(xué)教材中重點介紹的14種常見氣體中有7種有害氣體必須通過排空氣法進(jìn)行收集，我們利用該裝置對這7種氣體進(jìn)行了收集并根據(jù)每種氣體的性質(zhì)采用不同的指示劑進(jìn)行實驗對比，分別找出適合這7種氣體的指示劑。

P.S:在做實驗室要注意有害氣體的尾氣處理，一半有尾氣點燃，通入Ca（OH）2等，HCL（氯化氫）可通入水中得到鹽酸，鹽酸可在利用。

排空氣法指示劑種類

7種實驗氣體：

向上排空氣法：CO2、SO2、NO2 、HCl、H2S 、Cl2；

向下排空氣法：NH3

指示劑種類

試紙類：藍(lán)色石蕊試紙，紅色石蕊試紙，KI淀粉試紙；

棉花團(tuán)類：品紅溶液，CuSO4溶液，高錳酸鉀溶液，酚酞溶液；

氣體顏色類

排空氣法結(jié)果及分析

二氧化碳CO2

常用檢驗二氧化碳的方法：能使燃著的木條熄滅或能使澄清石灰水變渾濁。但這兩種方法的本文的裝置中用不上。所以實驗時，我們根據(jù)CO2的酸性選用藍(lán)色石蕊試紙做指示劑。藍(lán)色石蕊試紙由藍(lán)變紅現(xiàn)象很明顯，可以作為CO2收集的指示劑。

硫化氫H2S

常用檢驗硫化氫的方法比較多，實驗時，我們只選用了CuSO4溶液，高錳酸鉀溶液，藍(lán)色石蕊試紙三種指示劑，所得結(jié)果如表1所示：

表1

實驗結(jié)論：CuSO4溶液和藍(lán)色石蕊試紙均可作為H2S收集的指示劑，而高錳酸鉀由于顏色的很深，在褪色的時候有一個漸變的過程，不能很好的判斷，所以不能作為H2S收集指示劑。

二氧化硫SO2

實驗時，選用品紅溶液，藍(lán)色石蕊試紙兩種作指示劑，所得結(jié)果如表2所示：

表2

實驗結(jié)論：由于品紅在實驗過程中褪色十分緩慢，不能在這里作為指示劑，只能選用藍(lán)色石蕊試紙。

氯氣Cl2

實驗時，選用氣體顏色，品紅，藍(lán)色石蕊試紙，KI淀粉試紙四種指示劑，所得結(jié)果如表3所示：

表3

實驗結(jié)論：雖然氯氣本身具有黃綠色，但在濃度很稀的時候不容易被察覺，不能作為收集氯氣時的指示劑。而氯氣溶于水后可以使有色物質(zhì)褪色，而且褪色的效果很好，速度快，很明顯，顏色越深越容易看出。所以，本實驗選用的其它三種指示劑均可作為收集氯氣時的指示劑。

二氧化氮NO2

實驗時，選用氣體顏色，藍(lán)色石蕊試紙兩種指示劑，

表4

實驗結(jié)論：二氧化氮是紅棕色的氣體，流入注射器時現(xiàn)象很明顯，同時也可以使藍(lán)色的石蕊試紙變紅，因此本實驗所選用的兩種指示劑均可作為二氧化氮收集的指示劑。

氯化氫HCl

適合本裝置用來檢驗氯化氫的指示劑并不多，實驗時只選用了藍(lán)色石蕊試紙作為指示劑，由藍(lán)變紅的現(xiàn)象很明顯，可以作為實驗時的指示劑。

氨氣NH3

氨氣是一種堿性氣體，所以實驗時選用了紅色石蕊試紙，酚酞兩種指示劑，所得結(jié)果如表5所示：

表5

實驗結(jié)論：氨氣的溶解度很大，所以作用在此類實驗的指示劑上，效果十分明顯，以上提供的兩種均可作為實驗收集時的指示劑。

一次性注射器在生活中很容易找到，如果能夠巧妙的運用，完全可以成為中學(xué)化學(xué)實驗課堂上理想的教具。本文就是通過對一次性注射器的簡單加工，設(shè)計了一套適用于中學(xué)化學(xué)排空氣法收集氣體的裝置，而且利用該裝置對中學(xué)化學(xué)實驗中7種只能用排空氣法收集的有害氣體做了實驗研究，分別為每種氣體找到了一種以上合適的指示劑。指示劑所選材料也是中學(xué)化學(xué)實驗室常見的藥品，能夠為中學(xué)教師提供一個很好的參考。

本裝置取材容易，制作簡單，操作也十分容易，只要找到合適的指示劑，便能對一切排空氣法收集的氣體進(jìn)行實驗，有效地防止了有害氣體對大氣的污染，值得推廣。

排空氣集氣法釋義

排空氣法是化學(xué)上利用不同氣體密度不同，將空氣從集氣瓶中排出而在集氣瓶中收到目標(biāo)氣體的集氣法。

排空氣集氣法分類

排空氣集氣法分為向上排空氣集氣法和向下排空氣集氣法兩種。如果氣體的相對分子質(zhì)量小于29（即氣體密度小于空氣密度），則使用向下排空氣集氣法，如果大于29（即氣體密度大于空氣密度）則使用向上排空氣集氣法。

排空氣集氣法適用范圍

排空氣集氣法是收集易溶于水而不與空氣中的成分（特別是氧氣）反應(yīng)的氣體。

適用氣體：

向上排空氣法：O2、CO2、SO2、Cl2等（密度大于空氣且不與空氣反應(yīng)）;

向下排空氣法：H2、NH3、CH4等（密度小于空氣且不與空氣反應(yīng)）。

不適用氣體:

• N2、C2H4、C2H6等（密度與空氣接近，無法排空氣）；

• NO(與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2，得不到NO）。

排空氣集氣法優(yōu)缺點

排空氣集氣法的優(yōu)點是收集到的氣體較干燥，缺點是氣體不純凈。

排空氣集氣法需要儀器

集氣瓶，蓋玻片，導(dǎo)氣管，驗滿的一些儀器和藥品

排空氣集氣法操作方法

將集氣瓶放在實驗臺上，導(dǎo)氣管倒插入集氣瓶，收集氣體，一開始的氣體不是純氧，需要稍等一會才能 收集，當(dāng)檢驗集氣瓶已經(jīng)收集滿后，拿出導(dǎo)氣管，平移推動玻璃片，直至蓋上集氣瓶口。

排空氣集氣法注意事項

用排空氣法收集氨氣、氯氣、二氧化硫等有毒氣體時，一般在通風(fēng)櫥中操作，并且添加尾氣處理裝置，防止有毒氣體進(jìn)入空氣，污染環(huán)境。