启普发生器制备二氧化碳及二氧化碳的性质探究

启普发生器制备二氧化碳及二氧化碳的性质探究

（韦春莉 10111550109 ）

一、启普发生器制备二氧化碳

1、启普发生器是一种实验室常用的气体发生装置,以荷兰的D.J.启普的姓命名。它用普通玻璃制成，构造见下图。适用于块状固体与液体在常温下反应制取难溶的气体,如氢气、二氧化碳,硫化氢等。块状固体在反应中很快溶解或变成粉末时,不能用启普发生器。只要生成的气体难溶于反应液才可,如二氧化碳可溶于水,但难溶于盐酸,故用石灰石与盐酸反应制二氧化碳时可用启普发生器。启普发生器不能加热。

2、工作原理（以用稀盐酸和碳酸钙固体制取氢气为例）

打开活塞，容器内压强与外界大气压相同，球形漏斗内的稀盐酸在重力作用下流到容器中，与碳酸钙接触，产生二氧化碳气体；关上活塞后，由于酸液继续与碳酸钙接触，二氧化碳气体依然生成，此时容器内部压强大于外界大气压，压力将酸液压回球形漏斗，使酸液与碳酸钙脱离接触，二氧化碳气体不再产生。 3、使用范围

启普发生器是用固体与液体试剂在常温条件（不用加热）下起反应制取气体的典型装置。如氢气、二氧化碳、硫化氢等均可以用它来制取。但对于固体呈粉末状或固体与液体相遇后溶解或反应时产生高温者，如二氧化硫、二氧化氮等，都不适宜用此装置制取。

（一）启普发生器的使用方法

1、启普发生器的气密性检查方法

关闭导气管的活塞，继续从球形漏斗注入水至漏斗1/2处时，停止加水，并标记水面的位置，静置如下图（图1），然后观察水面是否下降。若水面不下降，

则表明不漏气。若漏气，则应检查原因，可从导气管活塞、容器和胶塞以及球形漏斗的连接处去检查，并加以处理。

图一

2、反应中途固体和液体反应的添换方法

通常在反应中，固体反应物将近用完或液体（或溶液）浓度变稀时，反应变得缓慢，生成的气体不够用，则应添加固体或更换液体（或溶液）。

添加固体的方法：先关闭导气管的活塞，将球体内的液体压出，使其与固体脱离接触，然后用橡皮塞塞严球形漏斗的上口（防止球形漏斗里的液体下降冲入容器球体部分，使反应发生）。再拔下导气管上的塞子，将固体从导气管塞孔添加（图7），然后，重新塞紧带导气管的塞子，再拔下球形漏斗口上的橡皮塞。

中途添换液体（或溶液）的方法：比较方便而又常用的一种方法是，关闭导气管的活塞，将液体压入球形漏斗中，然后用移液管将用过的液体抽吸出来（图8）。当然也可用虹吸管吸出液体。吸出的液体量应依需要而定。吸出废液后，再添加新液体。

另一种方法是，从半球体上的下口塞孔放出废液。关闭导气管的活塞，把液体压入球形漏斗中，然后用橡皮塞塞严球形漏斗的上口。把启普发生器先仰着放在废液缸上，使下口塞附近无液体，再拔下塞子（戴上橡皮手套或用钳子去拔，不要用手直接拔，以免腐蚀皮肤），然后使发生器下倾，让废液缓缓流出。废液流出后，再把塞子塞紧，直立启普发生器，从球形漏斗口注入新液体（或溶液）（图9）。

若要搬动或移动启普发生器，则要注意用手握住容器的凹进部分——所谓“蜂腰”[图10(a)]；或用一手握持容器球形部分的上口颈部，另一只手托住半球体底部[图10(b)]，但绝不能只用一只手握住球形漏斗提着它移动[图10(c)]，这样，会使容器部分脱落，不仅会损坏仪器，而且可能造成伤害事故。

启普发生器使用以后，如放置一段时间再用，则最好将球形漏斗中的液体试剂（如酸液等）用移液管吸出一部分，剩下的液体即使完全落入半球体也不能与固体试剂接触（如图11），这样可避免在放置过程中因容器慢慢漏气，使球形漏斗中的液体逐渐落入半球体，以至最后与固体试剂接触而发生反应。这不仅浪费试剂，还会使反应生成物（如ZnSO4、CaCl2等）在半球体内析出大量结晶，甚至在球形漏斗与容器缝隙处形成粘结，造成洗刷容器的困难。

3、注入液体（或溶液）反应物

可将液体（或溶液）从球形漏斗注入。注入时应先开启导气管的活塞，待注入的液体一直与固体接触后，即关闭导气管的活塞，再继续加入液体至液体进入球形漏斗上部球体的1/4～1/3处，以便反应时液体可浸没固体。不要过多，否则在反应中液体可能冲入导气管。

4、使用完启普发生器后，应如何处理

使用完启普发生器后，剩余的酸液应从下方的液体倾倒口倒出。在清洗完启普发生器后，应在磨砂口处放置张纸，防止下次使用时磨砂口粘连。

（二）启普发生器使用中的常见问题及解决办法

1、若CaCO3 是粉末状，应该怎么办？

加一多孔的橡皮圈。从橡皮塞，或从废自行车内胶胎，切下一块大小合适的圆形橡皮片，在橡皮片中间打一大孔（能恰好紧套在球形漏斗颈的相应部位），大孔周围打许多小孔或剪成许多小细齿[图5(a)]，然后把多孔（或多齿）橡皮圈套在球形漏斗颈上[图5(b)]，装上容器，使橡皮圈恰好挡在缝隙处。

我们也可以选择简单且原理易得的方法，如用打湿的脱脂棉缠绕在球形漏斗的下端。这样即缩小了空隙又不影响液体的上升。也可在孔道上填塞一些玻璃纤维；或堆放些碎玻璃管，或放置一圈小玻璃球（直径7～8mm）；或用尼龙绳（或塑料电线外皮）缠绕在球形漏斗颈的合适部位。

2、若CaCO3 是大块状固体，应该怎么办？

从容器球形体的上口加入。取出球形漏斗，让容器横放在桌面上，将适当大小的固体从大口装入球形体内，不要使固体落入半球体中。装入固体的量以不超过球体容积的1/3为准[图3(a)]。将球形漏斗插入并插牢[图3(b)]后，竖立容器，轻轻摇动，使固体分布均匀[3(c)]。

二、二氧化碳的性质实验

实验设计思想：

通过观察、思考和实验，对比归纳出二氧化碳的物理性质和化学性质。实验原理：

二氧化碳密度比空气大，能溶于水；

通常情况下二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧；

二氧化碳能和水反应生成碳酸，酸能使紫色石蕊变红；

二氧化碳能与澄清石灰水反应，生成碳酸钙。

实验目的：

通过实验，了解二氧化碳的物理性质和用途。

通过实验及实验分析，掌握二氧化碳的化学性质。

实验用品：

蜡烛、二氧化碳气体、紫色石蕊试液、澄清石灰水、蒸馏水；