喷泉实验装置的改进

文章编号:1005-6629(2010)10-0012-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:C

1改进实验目的

喷泉实验[1]是中学化学中比较经典、学生印象非常深刻的一个实验。关于喷泉实验改进的介绍也有很多[2,3,4]。 传统方法收集氯化氢气体是在圆底烧瓶口塞一团棉花,根据瓶口湿润的蓝色石蕊试纸变红来确定氯化氢气体是否收集满。这样做的缺点:①蓝色石蕊试纸变红时烧瓶不一定能收集满氯化氢气体;②收集过程中有大量氯化氢气体逸出污染环境。收集好的氯化氢气体在做喷泉实验时必须将橡胶塞换成双孔橡胶塞,又使得烧瓶内部分氯化氢气体外逸,使水更难充满,甚至只有半充满情况,故该实验装置有改进必要。

2实验仪器及试剂

仪器:铁架台,圆底烧瓶,分液漏斗,真空三通管, U型管,注射器,移液管,烧杯

试剂:浓硫酸,NaCl固体,蒸馏水,石蕊试液,10 %氢氧化钠溶液,2 % AgNO3溶液

3实验装置

按图1组装实验装置,其中B为带活塞的真空三通管,D为移液管,烧瓶A中加NaCl固体,分液漏斗中加浓硫酸,U型管E中加滴有石蕊的氢氧化钠溶液,烧杯中是滴有石蕊试液的蒸馏水。

4实验操作及现象

(1)组装仪器,检验装置气密性。

(2)转动三通管B,使A、C联通,打开分液漏斗,点燃酒精灯制备HCl气体。

(3)圆底烧瓶C中收集满HCl气体后,旋转三通管B使A、E联通,熄灭酒精灯。用装有氢氧化钠和石蕊试液的U型管E吸收多余HCl气体,可以观察到蓝色溶液变成红色,用手触摸U型管,感受HCl气体溶于碱液放出大量的热。用装满水的注射器向圆底烧瓶C内注水,引发喷泉实验,可以看到强劲的喷射效果,最终烧瓶中几乎完全充满水。

(4)HCl气体其他性质的检验

向反应后的U型管内滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成,证明发生反应: AgNO3+HClAgCl+HNO3。

(5)实验结束后,将U型管E换成烧杯,转动三通管B,使C中溶液经三通B顺利放入烧瓶中。以备下一次实验。

5优点和创新点

(1)1喷泉实验效果明显,水几乎充满烧瓶(达90 %～98 %)

(2)不干燥的烧瓶也可以做喷泉实验。颠覆了只有干燥烧瓶才能做喷泉实验的观念。一只烧瓶可以多次实验,有利于课堂演示。

(3)玻璃三通管的使用,将HCl气体的制备、收集、尾气处理装置从传统的直线型转变为T型(平面型),从而实现制备的气体马上可以进行喷泉实验。

(4)有助于学生体验极易溶于水的气体的倒吸情况。

倒吸现象,是化学实验操作中的重要内容之一。对于倒吸现象,学生中存在两种极端情况:一是无视其存在,总觉得倒吸不可能发生,从而在实验中造成危险;另一种情况是由于老师的过于强调,以为倒吸是在瞬间发生,凡倒吸必爆炸,甚至连实验都不敢做了。因此让学生了解、体验极易溶于水的气体的倒吸过程是非常有必要的。实验中可以发现,就算是极易溶于水的氯化氢,只要气体制备装置中有气体产生,收集装置末端导管有气泡,就不会发生倒吸。喷泉装置与气体发生装置隔离后,大约要3～5 s,倒吸现象才开始发生,可以清楚看到导管内水面缓慢上升,还可以通过U型管内液面变化体会防倒吸原理。

(5)集HCl气体的实验室制备,性质检验,尾气吸收于一体,半封闭体系,几乎没有污染。

(6)本装置还可以用于氨气及CO2(NaOH)等气体的喷泉实验。

参考文献:

[1]高级中学课本《化学》高中一年级第一学期(试用本)[M].上海:上海科学技术出版社.2007:28.

[2]王锦化. 全封闭式氨喷泉实验的新方法[J]. 化学通报,1998,3: 64～65.

[3]陈雪泥.氨的产生和喷泉实验的改进[J]. 化学教学,2005,07:4～5.

[4]亚娟 白林.氨气的制取和性质实验的绿色化研究[J].化学教育,2007,28(5):50～56.

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