高中化学实验装置

（四）高中化学的实验装置

中学化学的实验装置大部分与气体有关。常见装置（组件）按其用途分大体有供气装置、安全装置、气体净化装置、气体性质

验证反应或其它反应装置、量气装置、尾气处理装置等。

一、供气装置的理解和设计

1．气源类型及装置实验时，气体的流向通常是从左到右。所以供气装置一般在最左端。常见的供气形式有制气（气

体发生装置）、贮气释放（贮气装置）和鼓入空气（鼓气及缓冲装置）。

（1）气体发生装置。

根据制气反应的反应物状态和反应要否加热，基本的气体发生装置有三类：①固体加热类如图2-4-1；②固-液（或液-液）

常温类如图2-4-2；③固-液（或液-液）加热类如图2-4-4。

对比装置：（）

启普发生器原理及类似反应器

图2-4-3装置是图2-4-2装置的变形，分液漏斗用长颈漏斗替代，当广口瓶中不能形成液层时（如电石与水反应，需缓慢加水，

控制反应速率）加小试管，加液时试管中首先充满液体，起“液封”作用，防止气体从漏斗逸出。图2-4-5是启普发生器。启

普发生器属于固-液常温类发生装置。它的优点是能随时控制反应的发生或停止，使用的范围除了“固液、常温”外，还有附

加条件如固体必须是块状且不易溶于水，生成的气体溶解度不大，反应放热不能过快，生成物要易溶。

（2）贮气装置

实验所需气体事先制取好，存于贮气装置中，在实验时用适当的方法使气体按一定的流速释放出来。贮气装置的形式有

多种，图2-4-6是实验室常用的贮气瓶，使用时由漏斗进水把气体压出。图2-4-7所示贮气装置的优点是贮气量大，使用时只

要打开活塞，在“钟罩”自重的作用下，气体可自动流出。通常适用于贮气装置的气体应是难溶于水的气体。

3）鼓空气装置图2-4-8中左边是用于鼓气的橡皮囊，广口瓶起缓冲气流的作用。

2．供气目的

制取或通入气体的目的常见有三种

（1）制取一种气体并试验其性质；

（2）制取或导入一种气体，以此为一种反应物与另外一种物质反应来制取其它物质；

（3）利用这种气体的气流把装置中的空气或其它气体排出或者防止气体倒流。常见情况有：

①实验开始阶段气源提供的气体，如果不能发生（或因温度等条件不够暂时不能发生）反应，则提供此气体的目的一般

是排尽装置中的空气。如氢气还原氧化铜，在加热前要先通一会儿氢气。

②在整个实验过程中持续提供一种非反应必需的气体，则往往是为了利用它的气流把装置中反应生成的气体“赶”入后

面的仪器中与吸收剂反应。

③主要反应停止后继续通入或产生气体，一般是为了防止在冷却过程中空气或溶液被倒吸进入装置。

例：磷化氢是一种无色剧毒的气体（沸点为-89.7 o C）。PH3可由碘化磷（PH4I）与强碱反应来制取，其原理类似于实验室

制取氨气，用图2-4-9所示装置进行PH3的制取和性质实验。实验开始时先从分液漏斗往盛有碘化磷的烧瓶中加入适量乙醚[乙

醚为无色液体，沸点是34.5 o C，微溶于水，与Fe2(SO4)3溶液不反应]，微热数分钟后，再从分液漏斗往烧瓶中加入一定量浓烧

碱溶液，继续加热。在B处用电加热器控制硬质玻璃管温度在300 o C左右。实验中可观察到：①冷凝管C中有白色蜡状固体

生成；②D试管中Fe2(SO4)3溶液由黄褐色变成淡绿，同时也有白色蜡状固体生成；③E处点燃气体，火焰呈淡蓝色。

（1）E处导出的气体点燃的原因是

（2）实验开始时，先往烧瓶A中加入适量乙醚并微热，其目的是

解析：本实验烧瓶A先后产生两种气体，开始产生乙醚蒸气是为排出装置中的空气以免PH3在装置中燃烧，其后产生的PH3

为实验要制取及试验其性质的气体。E处点燃是为了防止挥发的乙醚和可能的少量磷化氢对环境的污染。

3．供气装置的设计针对某种实验目的，通过对常用仪器的改进或组装，完成合乎题意的创新设计。这类问题需要认真

分析领会实验要求，特别要理解原型装置的原理，然后才能做到新仪器的替代或新装置的“创意”。例如，启普发生器使用很

方便，其实质是应用了“连通器”原理。在理解原理的基础上，可以设计有类似功能的简易装置如

二、安全装置的分类和常见形式（也叫安全瓶）

1．防倒吸的安全装置

气体易溶于水或易被某特定的溶液吸收时，容易产生倒吸现象。图2-4-10是利用漏斗有较大的容积，溶液被吸入时，烧

杯中液面将显着下降，使漏斗口露出液面而使溶液重新流出，防止溶液吸入导管。根据此原理，可以用其它有较大容积的仪器

替代漏斗，如底部有漏洞的试管、烧瓶等，图2-4-13利用干燥管即为一例。图2-4-11的导管露在溶液面之上防止倒吸。图2-4-12

是在吸收气体的装置前放一空的容器（进气管不要伸入容器底部），防止偶尔产生倒吸的溶液进入发生装置。

图2-4-1 图2-4-2图2-4-3 图2-4-4 图2-4-5

图2-4-6 图2-4-7 图2-4-8

图2-4-9

图2-4-10图2-4-11图2-4-12图2-4-13

2．压强控制装置（液封装置）

图2-4-14中锥形瓶b的作用是防止装置内压强过大而造成事故。气体要能依次通过c、

d、e，所以

必须维持相当的压强，b瓶的玻璃管中便有一段水柱，观察水柱的高低可以了解装置内的气压情况。一旦右边诸导管有某处堵

塞，装置内气压会骤然增大，这时b中的水通过瓶中的导管迅速被压出，便可防止出现事故。掌握原理后，利用其它仪器设计

具有相同功能的安全装置并不困难。

图2-4-15中分液漏斗顶和烧瓶颈间连接的橡皮管起平衡气压的作用，防止当烧瓶内气压大于漏斗中液柱压强时放液不

顺畅。同样的原理，在做分液实验时，如果塞紧漏斗上口，则漏斗中液体的流出会受阻。这时应打开漏斗上口，或使漏斗颈上

的小孔与塞子上的小槽对准，让漏斗内外气压平衡。

设计实验装置的时候必须注意，仪器中如有气体进入，就必须有气体的出口或者有容积可变的贮气设备接纳残留的气

体。图2-4-16中把气体通入广口瓶反应，因气体没有出口，进气就困难，或者会造成压强增大而产生事故。可根据生成物的

具体情况改成图2-4-17或其它有气体出口的装置。

3.防堵塞安全装置

三、气体净化、干燥装置

气体的净化、干燥根据用液体吸收或固体吸收而装置不同。

图2-4-19是合成氨原料气在化合前经过的一个装置，该装置的作用有三：①干燥气体；②使气体充分混合；③观察气泡生成

速率以便控制气流速度。图2-4-22管中的玻璃纤维的作用是固定固体，防止粉末被气流带走。

四、量气装置图2-4-23是通过测定被气体从广口瓶中压出来的水的体积来测得气体的体积的。图

2-4-25是量气管，使生成的气体直接通入原本装满水的甲管中，甲管中的水被排向乙管，从甲管的刻度可读出气体的体

积。以上两种装置在读取气体体积时都应使两边的水面保持同一水平面。

五、尾气处理装置

尾气如果有污染性、可燃性等，应该处理。处理尾气的常见方法有吸收法、点燃法和收集法。分别如图2-4-26,图2-4-27、

图2-4-28所示。

图2-4-26、图2-4-27、图2-4-26的变形图2-4-28

六、其它装置除以上几类装置外，实验中常用的装置部件还有如用来检验气体或验证气体性质的反应装置、气体的收集装置、

冷凝装置等，这些装置在具体实验中一般都比较容易理解其作用。图2-4-29是检验浓硫酸与木炭反应所得气体中含有CO2和

SO2的实验装置图。第一个试管中的品红作用是检验SO2，高锰酸钾溶液的作用是吸收SO2，第二个试管中的品红是检验SO2

有否被吸收完全，防止它干扰CO2的检验。石灰水的作用是检验CO2。图2-4-31和图2-4-32是不同形式的冷却或冷凝装置。

图2-4-30常用于有机物加热反应，例如用生石灰吸收工业酒精中的水分，加热反应时酒精会挥发，用冷凝管既保持烧瓶内压

强为一个大气压，又可起冷凝回流作用，防止酒精挥发。有机物加热反应时，反应容器口的橡皮塞上经常有一根长导管，其作

用也是使反应物的蒸气冷凝回流，防止挥发散逸。

2. 喷泉实验装置的设计

[模拟演练]

一、选择题

1．图2-4-33所示的装置（烧瓶口朝向不变，烧瓶里可加适当物质）在

下列实验中的作用正确的组合是①干燥氢气；②除二氧化碳中的杂质氯化氢；③向

上排空气法收集二氧化氮；④向下排空气法收集氨气；⑤排水法收集一氧化氮；⑥作防止溶液倒吸的安全瓶；⑦配以量筒

用作量气装置；⑧用以验证二氧化硫气体。

A．①②⑧ B. ①②③⑥⑦

C.除⑤以外

D.全部

2．图2-4-34装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集（不考虑尾气处理）气体。该装置

可用于

A 锌和盐酸发生氢气

B 二氧化锰和浓盐酸生成氯气

C 碳酸钙和盐酸生成二氧化碳

D 氯化钠和浓硫酸生成氯化氢

3．图2-4-35是一种试验某气体化学性质的实验装置，图中B为

图2-4-14 图2-4-15

图2-4-16 图2-4-17

图2-4-23 图2-4-24 图2-4-25

图2-4-29 图2-4-30 图2-4-31

图2-4-33

图2-4-34

图2-4-18 图2-4-19 图2-4-20 图

2-4-21

图2-4-22