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化学实验装置气密性检查策略初探(二)

化学实验装置气密性检查策略初探(二)  
 例1、某同学利用以下装置制备收集NO。如何检查装置气密性?
 解析:此装置比较简单,只有一个出口,可以用水封,然后利用手心加热形成压强差。
 操作:将导管出口浸入水中,用手握住试管,有气泡从管口逸出,松手后,导管倒吸一段水柱,且较长一段时间不回落,表明该装置气密性良好。
 例2、SO2 是大气污染物之一,为粗略地测定周围环境中SO2的含量,某学生课外活动小组设计了如右图所示的实验装置,请检查该装置的气密性。
 已知:先在试管中装入适量的水,保证玻璃导管的下端浸没在水中。
 解析:根据右图所示和已知条件,该装置已经密封,气液交界处在玻璃导管内,其变化情况可能有两种,一种情况是使试管内气压增大,玻璃导管内液面上升,若玻璃导管内液面和试管内液面高度差不变,则证明装置气密性良好。第二种情况是使试管内气压减小,大气压将空气压入试管内,浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出。根据题意,由于装置中存在一个单向阀,不可能增加装置内气体物质的量,所以第一种方案不可取,因此选择第二种。由图可知减小试管内气压的办法是将注射器慢慢向外拉,通过减小试管内气体的物质的量的方法来减小气压。
 操作:将注射器慢慢向外拉,若浸在水中的导管口有气泡冒出,则说明装置的气密性良好。
 例3、为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。如何检查装置A的气密性?
 解析:装置A有三个出入口:长颈漏斗、活塞a、活塞c。可以将活塞a、c关闭,而长颈漏斗可以用水封。要形成压强差可以对试管进行加热,也可以采取往长颈漏斗中加水来对体系内气体施压。通过分析可知,后一种无需加热,相对而言实施起来比较简单。
 操作:关闭活塞a、c,往长颈漏斗中加入一定量的水,将长颈漏斗封住,若长颈漏斗中的液面高于试管内的液面,且在较长的一段时间内不消失,说明装置A的气密性是良好的。
 例4、氯磺酸是无色液体,密度1.79 g·cm-3,沸点约152℃,氯磺酸有强腐蚀性,遇湿空气发出强烈的白色烟雾,它属于危险品。制取氯磺酸的典型反应是在常温下进行的,在实验室里制取氯磺酸可用如下图的仪器装置(图中夹持、固定仪器和酒精灯等已略去)。
 在检查装置气密性时发现漏气,需要分段检查以确定漏气部位。在不拆卸装置的前提下,检查A是否漏气的操作步骤是:_____________________。
 解析:不拆卸装置,只检查装置A,则必须将装置A到装置B的通道截断。故应关闭止水夹K2。要形成压强差,则应该在分液漏斗中加入水,但是又不能让软管接到分液漏斗的上口,否则液面上下联通,压强始终相同,水会自由留下。如果将软管从分液漏斗上口卸下,则多出的这个出口也必须封住,才能形成密闭体系。
 操作:关闭K1、K2,从分液漏斗上拔下软管,往分液漏斗中加入适量水,用止水夹将软管夹紧,再打开K1,若观察到分液漏斗中的液面与烧瓶内液面保持一定高度差,且在较长时间内不消失,则说明装置A气密性良好。
 四、化学装置气密性检查教学中的几点体会
 1、化学装置气密性检查一定要在实验前完成,不是密闭体系的要设法进行封堵形成密闭体系。封堵方法有:液封、关闭活塞、使用弹簧夹、使用胶塞。
 2、化学装置气密性的检查原理是形成压强差。有体系内外压强差的存在,才会观察到产生水柱或有气泡逸出等现象。要获得压强差, 常用的方法有两种,即空气热胀冷缩法和水封法,可根据具体情况加以选择。
 3、高中化学目标体系是“知识与技能”、“过程与方法”及“情感态度与价值观”的互相融合,通过化学试验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变, 培养学生的创新精神和实践能力,努力提高学生的综合素质。作为化学实验教学内容之一,装置气密性检查的教学应予以重视。


 【参考文献】
1、《实验化学》 刘约权、李贵深 高考教育出版社
2、《实验化学原理与方法》 张济新、邹文樵 化学工业出版社
3、《基础化学试验》 徐家宁、张锁秦、张寒琦 高等教育出版社

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