第15章 化學實驗中實驗裝置的改進設計(2)(3 / 3)

(3)考慮解決問題的要點

把反應液強製式的注入氣體發生室。

(4)解決過程

在燒瓶中安裝氣體輸出管和安全漏鬥,再把反應液強製進行注入的方法。

①強製注入反應液的配合方法

“將盛反應液容器放置在高的位置,以便提高液壓”或“用注射器或滴液管加壓注入盛反應液容器內”等方法,考慮到“沒有用壓縮設備”或“不能反複加壓”等難點,這是需要一定時間才能解決的。

②解決的途徑

進入到70年代後期,改良是在滴液管方式上,認為“滴液管的底端應保持在接近發生室的入口處,發生氣體的一部分由底端上升到滴液管內,使歪斜的橡皮球的形變”,用這種反複加壓方法能夠解決“曾經碰到的問題”(改良了在底端上部設置氣體上升孔,將底端達到接近發生室的底)。

尚待解決的問題有二個:一是“最初存在的發生室空氣的排除”,二是“排除蓄積的廢液(氣體以外的生成物溶液)”。

(5)排除空氣

打開氣體導出管的活塞,將含石蠟油等空氣排除,方法是用液體注入漏鬥管,液體流入發生室內,空氣排除後關閉活塞。然後將反應液逐滴加入的話,就可以得到不含空氣的純淨氣體。這樣用液體排除空氣以後,氣體加壓的任務就算完成了。

(6)排除廢液

漏鬥管的支管作為廢液的排出管,適當的時候打開活塞,由於氣體(注入能發生反應的溶液)的加壓將廢液排除。若廢液中含有有毒氣體時,可將排除管連接橡皮管通入處理液中。

圖1附有廢液排除管的最初裝置。

(7)整形

裝置中各部分的形狀、容量以及相互位置,存在著自由性是不穩定因素,進行改良是在大口徑的漏鬥管中安上細的滴液管使位置穩定。圖2就是這個實驗的標準裝置。

性能

上文已對其性能進行了概略論述,以下為了避免重複,現僅談一下氣體產生的方法和其它方麵的性能。

(1)氣體發生的方法

①定量的產生

若關閉滴液管的活塞,將需要量的反應液注入以後,能得到與反應液當量的氣體(讓高中生有效地掌握當量的概念)。

②連續產生

打開滴液管的活塞,讓氣體發生反應一直進行,隨著發生室的氣體壓力增大,由滴液管底的氣體上升孔有少量氣體上升到滴液管內的橡皮球中,其壓力幾乎等於發生室的壓力。所以由於氣體的送出發生室的壓力下降,那麼橡皮球的壓力可自動地向反應中增加,從而產生氣體。倘若仍需要快速多量的氣體時,可反複地捏一下橡皮球就行了。

(2)適合產生的氣體和原料物質的種類很多究竟適用於哪些種類,目前尚難斷言,僅就目前能夠確定的,在此列舉數例:

①在甲酸鈉(俗名蟻酸鈉)中加入硫酸製取一氧化碳;②在次氯酸鈉溶液裏,滴加鹽酸而製得氯氣;③在溴化物中逐滴加入磷酸可製得溴化氫;④在銨鹽中滴加濃的氫氧化鈉溶液能製得氨氣(需要加熱,發生室也可加熱);⑤在粒狀二氧化錳中,加入過氧化氫溶液能製得氧氣;⑥產生硫化氫的原料,不僅局限於硫化鐵,還能用硫化鈉、硫化鉀和硫化鈣,以及硫化銨等溶液。

(3)用小型裝置可以得到大量的氣體若在標準裝置中寬鬆地裝滿大理石、鋅粒、銅粒等,分別可得到CO2100升、H2250升、NO600升。

綜上所述性能,歸根到底是利用了創新的原理所產生的,彌補了國內外實驗用氣體發生裝置的不足。