几种典型化学反应装置及气体制法

几种典型化学反应装置

化学反应装置可按反应物状态和反应条件分为下列几类：

1.固-固加热反应的装置

用固态物质加热制得气态产物，一般选用硬质大试管，配上带有导气管的橡皮塞。操作步骤如下：

（1）从便于收集气体和加热的情况出发调节好铁夹的高低，然后确定酒精灯位置。

（2）检验装置的气密性。

（3）将加好反应物的试管固定在铁架台上。

（4）塞好导气管，调整试管的位置，使试管底部略高于口部。

（5）加热时，先使试管均匀受热，然后对反应物所在的部位加热，先加热前面的反应物，然后往试管底部移动。

（6）如果气体是用排水法收集的，实验完毕应先将导管移出水面，然后再停止加热。此装置可用于制取氧气、氨气、甲烷等。

2.固-液不加热反应的装置

制取氢气、硫化氢气、二氧化碳气等。如需要气体的量大，而且要使气流和速度易于控制，可用启普发生器。如果所需气体量较少，为了安装方便可用简易装置。如用带导管的大试管或平底烧瓶加长颈漏斗或分液漏斗配套组成，如果使用长颈漏斗的，必须注意把漏斗管的下端插入液面以下，封闭液面。

3.固-液加热反应的装置

固-液加热反应制取气体常用图5-11的装置，安装步骤如下：

（1）将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯的位置，在它的上方固定好铁圈并放上石棉网。

（2）将装有固体反应物的圆底烧瓶（或蒸馏烧瓶）固定在铁架台上。

（3）将安装好分液漏斗（或长颈漏斗）和导气管的橡皮塞塞在蒸馏烧瓶上。检查装置的气密性。

（4）经分液漏斗往烧瓶里加液体反应物，连接好集气装置后再行加热。

（5）实验完毕应先从水槽中取出导气管，然后停止加热。这一类装置可用以制取氯气、氯化氢、二氧化硫等气体。

4.液-液加热反应的装置

用液-液加热制取气体，可用图5-12的装置。右图为制取乙烯装置，温度计用来控制液相的温度。

5.气-固加热反应的装置

在中学化学实验里，气固加热反应的装置以氢气还原氧化铜作代表。

（一）氢气的实验室制法

目的：认识实验室里制备和收集氢气的方法。

用品：启普发生器、烧杯、橡皮管、玻璃导管、集气瓶、毛玻璃片、水槽。

锌粒、稀硫酸、木条。

原理：活泼金属跟稀酸反应能置换出酸中的氢。

准备：

1.组装启普发生器

按图7-17组装。锌粒不要用纯的。新装的启普发生器有时反应很剧烈，很快就会把容器内的酸液压上球形漏斗。如果加入的酸量过多，可能溢出漏斗口。为了安全起见，可在漏斗口上装一个安全漏斗作为缓冲器。也可在双球瓶的底座里装一些洁净的碎玻璃或碎瓷片，以减少加酸量。

2.配制稀硫酸溶液稀硫酸的浓度以1∶4为宜。在大烧杯内盛4体积水，慢慢注入1体积98％的浓硫酸，边注入边用玻璃棒搅拌均匀。

操作：让锌和稀硫酸接触，发生反应，开启导气管活塞上的阀门，让氢气经导气管逸出，待氢气收满后，关闭阀门，酸液从底座压入球形漏斗，待锌跟稀硫酸脱离接触，反应即停止。

收集氢气可用排水法或向下排空气法，装置如图7-18所示。收集氢气前，应检验氢气的纯度。先用排水法将氢气收集在小试管里，倒移试管到离发生器较远处，用燃着的小木条在试管口点燃，如有尖锐的声音发生，说明试管里的气体中混有氧气，直到只发生轻微的“卟”声为止。如果用排空气法收集氢气，检验氢气的纯度时，当第一个试管检验后，再要收第二管时必须要另换一个试管。因为在第一个试管检验后，试管口可能仍存在氢气燃烧的火焰。

注意事项：如果要添加锌粒，可以用橡皮塞塞紧球形漏斗的口，使酸液维持不动，拔去导气管上的橡皮塞，从这里加入锌粒。如果硫酸浓度降

低，可将启普发生器侧转，拔去底座上的塞子，让酸液倒出一部分，然后再添加新酸。

其它实验方法：氢气发生器的几种简易装置如图7-19所示。图Ⅰ在长颈漏斗的下部装一个橡皮或塑料制的多孔垫片，锌粒放在垫片上，稀酸从漏斗管注入，由导管上的弹簧夹控制反应的发生和停止。

图Ⅱ是由底上有破碎小孔的试管和锥形烧瓶组装的。试管底部放几块碎玻璃片以堵住上面的锌粒漏下。锥形烧瓶内盛稀硫酸。使用时将试管插入酸中，使用完毕，将试管提起跟酸液脱离接触，反应即停止。

图Ⅲ是用U形管装配的，原理同图Ⅰ相似，只是稀酸从左管加入。

图Ⅳ是由球形干燥管和漏斗用橡皮管连接起来的。球形干燥管的底部装一些玻璃纤维，上面盛锌粒，稀硫酸由漏斗注入，反应除由弹簧夹控制外，还可以用漏斗的升降来控制。

氯气的实验室制法

目的：认识实验室里用氧化氯化物的方法制取氯气。

用品：圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、双孔塞、石棉铁丝网、集气瓶、玻璃片、烧杯。

浓盐酸、二氧化锰、氢氧化钠。

原理：氧化剂常用二氧化锰、高锰酸钾、重铬酸钾、漂白粉等。从它们的标准电极电位可知，用漂白粉和高锰酸钾作氧化剂时可以不必加热，用二氧化锰和重铬酸钾作氧化剂时必须用很浓的盐酸，还需要加热。

准备：

1.装置氯气发生器如图7-37所示。如果用长颈漏

斗，如图7-38Ⅰ。由于盐酸跟二氧化锰反应时会产生大量泡沫，可

在漏斗下端装一支试管，使盐酸溢出试管后再跟二氧化锰反应，还可以起密封作用，如图7-38Ⅱ。

2.组装集气装置氯气除用排饱和食盐水收集外，通常用向上排空气法收集，尾气用氢氧化钠吸收。为便于换集气瓶，一般可用穿孔或开有缺口的硬纸片代替双孔橡皮塞。如果在发生器和集气瓶间装一贮气装置（图

7-39），则在换瓶时也可以把氯气贮存起来。贮气瓶里盛饱和食盐水，当集气瓶收满氯气后即将活塞关闭，由于氯气在饱和食盐水里的溶解度很小，瓶内压强增大，将食盐水压入高位槽内。集气时，开启活塞，高位槽内的食盐水利用虹吸原理，将贮气瓶里的氯气压出。

3.焙烧软锰矿二氧化锰常用天然的软锰矿，为了减少与盐酸反应时发生泡沫，要放在铁盘内焙烧。

操作：在250毫升圆底烧瓶里盛二氧化锰5克，分液漏斗里盛比重1.19、38％的浓盐酸约20毫升。将仪器装置好后，逐渐将浓盐酸加入圆底烧瓶里，并用酒精灯微微加热。当有黄绿色的气体逸出时就可开始收集。在集气瓶后衬一白纸，以便观察氯气是否收满。

注意事项：

1.如果用粒状二氧化锰，可以避免反应时产生大量泡沫。粒状二氧化锰是人工制备的，价格较贵，反应较慢，所需浓盐酸的量也较多些。

2.加热的温度不应超过90℃，加热时要经常移动火焰。

其它实验方法：

1.用高锰酸钾和盐酸反应用上述相同的装置，不需加热，高锰酸钾晶体用量5克。控制浓盐酸加入，不要让反应过于猛烈。

2.用重铬酸钾或漂白粉跟浓盐酸反应用重铬酸钾需要微微加热，用漂白粉的不需加热。

二氧化硫的制取

目的：制取二氧化硫并认识它的性质。

用品：圆底烧瓶（250ml）、玻璃导管、滴液漏斗、双孔塞、集气瓶、玻璃片、量筒、玻璃棒。

亚硫酸钠、浓硫酸、氨水、大烧杯、品红溶液、红色鲜花、蓝色石蕊试液。