半截饮料瓶在中学化学实验中应用.docVIP

半截饮料瓶在中学化学实验中的应用 　　文章编号：1005－6629(2007)07－0016－03 中图分类号：G633.8 文献标识码：C 　　 　　 　　1用半截饮料瓶设计的尾气处理装置 　　 　　中学化学实验中常见的尾气处理装置有四种，如图所示。 　　 　　它们各有不足，图1和图2装置处理尾气常常不完全。因为当气流较大时，肯定会有气体从漏斗边缘或溶液中逸出，从而造成污染；图3是用气囊或塑料袋收集NO2、NO、CO等尾气，但收集满气体后还要再处理，而NO2和NO气体通常又不易被完全无害化吸收；图4是在空气中点燃尾气CO等可燃性气体，但存在着要注意防爆和长时间点燃酒精灯的问题。针对以上不足，我们研制了新的尾气处理装置，它既保留了上述各处理装置的优点，又弥补了不足，而且应用范围更广。 　　1.1制作方法 　　将塑料可乐瓶或矿泉水瓶从中部剪断，取上面钟罩形部分，浸在盛有水或其它吸收剂溶液的烧杯中，顶口配一只带导管的橡皮塞，有下列图5、图6、图7三种形式。 　　 　　1.2 应用范围 　　三种装置可以处理多种尾气或因反应剧烈而猛烈喷发的有毒物质。如图5装置里盛适量的水可以吸收HCl、NH3等尾气，它比图1装置效果好。图6装置盛NaOH溶液吸收Cl2、SO2、H2S等，保证无尾气逸出。图7装置处理CO等气体比图4装置更加安全可靠。 　　1.3具体实例 　　1.3.1制NO2和NO时尾气的处理 　　装置如图8所示，铜与浓硝酸或稀硝酸反应，可观察到试管内充满红棕色的NO2或无色的NO气体，气体进入和图6装置一样的装置内，钟罩上浮。反应停止后，打开止水夹，用洗耳球从橡皮管先鼓入少量空气，观察试管内气体颜色的变化。(若试管内原为无色的NO气体，则立即变为红棕色)。然后鼓入足量空气，将试管内的NO2或NO全部排入钟罩内，继续通入适量的空气进入钟罩以氧化NO或NO2，使之全部溶解于水生成硝酸。若烧杯中放入NaOH稀溶液，则吸收效果更好。 　　 　　1.3.2制Cl2时尾气的处理 　　氯气有毒，其制备和性质实验较易造成环境污染，实验完毕后拆开装置和清洗仪器时，装置内残余氯气也极易伤害洗涤操作人员并污染环境。而利用该处理装置对实验进行改进，能有效地解决这些问题。 　　图9???改进后的实验室制取氯气的装置图。在检查装置的气密性并按要求加好药品后，a夹子夹紧，b夹子松开。加热反应物并收集生成的氯气。集满一瓶氯气后，将a夹子松开，b夹子关闭，这样Cl2进入和图7一样的尾气处理装置，来吸收放出的Cl2。更换集气瓶后，松开b夹子，再收集一瓶氯气。这样操作可克服在换瓶过程中氯气的逸出。 　　收集完Cl2后装置内残存的气体，可以通过分液漏斗向反应器中鼓入空气，将Cl2等有毒气体全部排入尾气处理装置中(要求尾气处理装置的钟罩足够大)。也可以通过分液漏斗加入Na2CO3稀溶液，让Na2CO3与容器内残存的酸液反应，产生CO2以排出Cl2等有毒气体，从而被NaOH稀溶液吸收。还可以通过分液漏斗加入适当浓度的NaOH溶液，吸收反应器内残存的有毒气体，同时，碱溶液会与反应器内过量的酸溶液中和。这样处理之后，再拆开装置并清洗仪器，就不会造成污染。 　　 　　1.3.4因反应剧烈而猛烈喷发有毒物质的处理 　　硫、磷、钠、铁丝、铜丝、氢气、乙炔、蜡烛等在氯气中燃烧；硫、磷、硫化氢等在氧气中燃烧；硫粉与铁粉混合加热，蔗糖与浓硫酸的反应等。通常都会喷出有毒气体或烟雾，由于这类气体或烟雾是猛烈、快速地排出，所以，用常见的尾气处理方法难以对之进行吸收，而用半截饮料瓶制作的图6、图7来处理尾气，则能取得明显的效果。典型的实验装置图如下： 　　 　　图10中的装置是由250毫升吸滤瓶与尾气处理装置连接而成，尾气处理装置中盛有适量的NaOH稀溶液或水，吸滤瓶中的气体为氯气或氧气，可用向上排空气法收集。实验时，取下带橡皮塞的燃烧匙，放入少量固体可燃物，在空气中点燃后伸入盛Cl2或O2的吸滤瓶中，打开止水夹迅速塞紧橡皮塞，可看到反应物在吸滤瓶中继续燃烧，而尾气被封存在装置系统之内，最终溶解于吸收剂溶液。该封闭系统的另一个优点是，系统内的压强始终接近常压，橡皮塞不会被冲开，也不会被吸入瓶中。 　　如果用一只弯的尖嘴玻璃管(如图10所示)代替燃烧匙，则可以做气体物质燃烧的实验。例如，通入H2、C2H2、H2S等，在空气中点燃后伸入盛氯气的吸滤瓶中，同时打开止水夹塞紧橡皮塞，可看到它们继续燃烧，反应混合物(包括生成的HCl和尚未反应的Cl2等)排入钟罩内，在钟罩上部空间里可看到氯化氢与水蒸气形成的白雾。 　　图11装置是由250毫升锥形瓶与尾气处理装置连接而成，用于做蔗糖与浓硫酸反应的实验。 　　 　　2用半截饮料瓶设计的钟式气体发生器