化学实验中,能随时控制反应的发生与停止的实验装置,对整个实验现象的观察起到非常重要的作用。下面以稀盐酸和大理石反应制取二氧化碳为例,介绍几种能够控制反应发生与停止实验装置。
一、启普发生器
启普发生器又称启氏气体发生器,是荷兰科学家皮特鲁斯-杰克巴斯-启普发明,并以他的姓命名。启普发生器常用于固体颗粒物(块状固体)与液体反应制取气体的实验装置。
- 启普发生器的结构:球形漏斗、容器、带旋塞的导气管。
- 启普发生器适用条件如下:
①块状固体 液体生成气体的实验如:稀盐酸和大理石制取二氧化碳;稀盐酸和锌粒制取氢气;
②固体必须是块状且不能溶于水;
③反应不可产生大量热;
④不需要加热的反应;
- 启普发生器优点如下:
①可以控制反应的发生与停止;
②可以做到“随开随用、随关随停”;
③可随时向装置中添加液体药品。
1、启普发生器的使用方法
1.1、气密性的检查
关闭放废液口的活塞,打开导气管上的旋塞,向球形漏斗中加水,将球形漏斗的下端浸没在水中,关闭导气管上的旋塞,继续向球形漏斗中加水,待球形漏斗中的水,与容器中的水面形成一段液面差后,停止加水,观察球形漏斗中的液面不下降,说明气密性良好。若液面下降,说明漏气。
- 漏气的部分可能为:导气管上的旋塞或球形漏斗与容器接触的磨口处。可在此处涂上凡士林来改善漏气。
1.2、加入药品
- 块状固体药品从上端的出气口加入,加入固体药品的量不得超过上部球体的1/3。
- 液体药品从球形漏斗中加入,液体的量以反应时刚刚浸没固体即可。液面不可高于导气管的橡胶塞。
1.3、控制反应的发生与停止方法
打开旋塞,球形漏斗中的液体进入容器中,容器中的液面上升与固体药品接触反应放出气体,关闭导气管上的旋塞,生成气体无法排除,导致容器内的气压升高,将液体压入球形漏斗中,液体与固体脱离,反应停止。若再打开旋塞,容器内的气体导出,容器内的气压降低,球形漏斗中的液体又进入容器中,液面上升,与固体药品接触,又发生反应。
二、启普发生器的改进装置
简易启普发生器由试管、带孔的隔板、长颈漏斗、导管和弹簧夹组成。如图所示:
1、简易启普发生器的使用方法
1.1、气密性的检验
打开弹簧夹,向长颈漏斗中加水,将长颈漏斗的下端浸没在水中,关闭弹簧夹,继续向长颈漏斗中加水,待长颈漏斗中进入水,与试管中的水形成一段液面差后,停止加水,观察长颈漏斗中的液面不下降,说明气密性良好。若液面下降,说明漏气。
1.2、加入药品
打开试管塞,将固体药品放到带孔的隔板上,塞好试管塞,向长颈漏斗中加入液体,液体的量以反应时刚刚浸没固体即可。
1.3、控制反应的发生与停止方法
打开弹簧夹,长颈漏斗中的液体进入试管中,试管中的液面上升与固体药品接触反应放出气体,关闭弹簧夹,生成气体无法排除,导致试管内的气压升高,将液体压入长颈漏斗中,液体与固体脱离,反应停止。若再打开弹簧夹,试管内的气体导出,试管内的气压降低,长颈漏斗中的液体又进入试管中,液面上升,与固体药品接触,又发生反应。
提问:带孔的隔板是什么材质?
答:如果加入的液体是酸性液体,隔板的材质应选用铜或耐腐蚀的塑料。不可用铁来制造隔板,因酸腐蚀铁(铁与酸反应生成气体),影响实验结果。
三、可以控制反应的发生与停止的其他装置
1、干燥管 烧杯 弹簧夹
打开弹簧夹,向烧杯中加入盐酸,使盐酸浸没固体碳酸钙,反应进行,关闭弹簧夹,生成的气体排不出去,使干燥管中的气压升高,把盐酸液体压入烧杯中,盐酸与碳酸钙脱离,反应停止。也可以将干燥管直接拿起,让盐酸与碳酸钙脱离,反应也会停止。
2、U型管 玻璃球 弹簧夹
打开弹簧夹,向U型管左侧加入盐酸,使盐酸通过玻璃球间隙到达U型管右侧,并浸没固体碳酸钙,反应进行,关闭弹簧夹,生成的气体排不出去,使U型管右侧的气压升高,把盐酸液体压入U型管左侧,盐酸与碳酸钙脱离,反应停止。
3、试管 铜丝和铜网 弹簧夹
将铜丝向下移动,使铜网上的碳酸钙浸没在盐酸中,反应进行,将铜丝向上移动,使铜网上的碳酸钙与盐酸脱离,反应停止。
,