啟普發(fā)生器的構(gòu)造及原理及裝置氣密性檢查

./啟普發(fā)生器的構(gòu)造和原理第一部分：知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)點(diǎn)1：了解啟普發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作原理啟普發(fā)生器的構(gòu)造和工作原理如圖所示,啟普發(fā)生器由三部分構(gòu)成：1.球型漏斗2.容器部分3.帶活塞的導(dǎo)管部分。以實(shí)驗(yàn)室制氫氣為例,使用時(shí),開(kāi)啟活塞,酸由球形漏斗流入容器至其與鋅粒接觸,反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。關(guān)閉活塞,由于氫氣壓強(qiáng)增大,酸被壓回球形漏斗,與鋅粒脫離接觸,反應(yīng)停止。

知識(shí)點(diǎn)2：理解啟普發(fā)生器氣密性檢驗(yàn)原理啟普發(fā)生器氣密性檢驗(yàn)關(guān)閉導(dǎo)氣管上的活塞,從球形漏斗口處加入水,當(dāng)水浸沒(méi)球形漏斗下端后,繼續(xù)加入水,球形漏斗內(nèi)外會(huì)出現(xiàn)液面差,觀察液面,在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化,表明氣密性良好。知識(shí)點(diǎn)3：掌握啟普發(fā)生器簡(jiǎn)易裝置的設(shè)計(jì)及原理第二部分教材剖析初中課標(biāo)：不做要求高中課標(biāo)：對(duì)啟普發(fā)生器不做要求,但要求學(xué)生掌握由中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)儀器組成的簡(jiǎn)易裝置建議：作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)銜接內(nèi)容,補(bǔ)充啟普發(fā)生器的有關(guān)知識(shí)第三部分教案示例啟普發(fā)生器知識(shí)目標(biāo)1.了解啟普發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作原理2.掌握啟普發(fā)生器簡(jiǎn)易裝置的設(shè)計(jì)及原理能力目標(biāo)能進(jìn)行啟普發(fā)生器簡(jiǎn)易裝置的設(shè)計(jì)情感目標(biāo)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)教學(xué)方法講練結(jié)合教學(xué)過(guò)程一、展示并講解啟普發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示,啟普發(fā)生器由三部分構(gòu)成：1.球型漏斗,2.容器部分,3.帶活塞的導(dǎo)管部分。以實(shí)驗(yàn)室制氫氣為例,使用時(shí),開(kāi)啟活塞,酸由球形漏斗流入容器至其與鋅粒接觸,反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。關(guān)閉活塞,由于氫氣壓強(qiáng)增大,酸被壓回球形漏斗,與鋅粒脫離接觸,反應(yīng)停止。

二學(xué)生討論：如何檢驗(yàn)啟普發(fā)生器的氣密性？提示：?jiǎn)⑵瞻l(fā)生器不能加熱結(jié)論：使用液封法關(guān)閉導(dǎo)氣管上的活塞,從球形漏斗口處加入水,當(dāng)水浸沒(méi)球形漏斗下端后,繼續(xù)加入水,球形漏斗內(nèi)外會(huì)出現(xiàn)液面差,觀察液面,在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化,表明氣密性良好。三、練習(xí)在沒(méi)有現(xiàn)成的CO2氣體發(fā)生器的情況下,請(qǐng)你選用下圖中的部分儀器,裝配成一個(gè)簡(jiǎn)易的、能隨開(kāi)隨用、隨關(guān)隨停的CO2氣體發(fā)生裝置。應(yīng)選用的儀器是〔填入儀器的編號(hào)。

〔2若用上述裝置制取CO2氣體,而實(shí)驗(yàn)室只有稀硫酸、濃硝酸、水、塊狀純堿、塊狀XX石,比較合理的方案應(yīng)選用的藥品___________________。

[分析]題設(shè)要求設(shè)計(jì)能隨開(kāi)隨用、隨關(guān)隨停的氣體發(fā)生裝置,顯然與啟普發(fā)生器的原理是相同的。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于當(dāng)我們需要反應(yīng)停止時(shí),關(guān)閉導(dǎo)氣管開(kāi)關(guān),產(chǎn)生的氣體能將液體壓回容器中從而與固體分開(kāi),反應(yīng)停止。裝置如下圖：

反應(yīng)試劑的選擇同樣應(yīng)遵循使用啟普發(fā)生器的對(duì)藥品的要求,必須選擇難溶于水的塊狀固體,此處應(yīng)選塊狀XX石,由于硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣為微溶物,它覆蓋在碳酸鈣的表面將不利于反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行,因此只能選擇硝酸,由于濃硝酸的揮發(fā)性大,因此還用水稀釋。

實(shí)驗(yàn)時(shí),XX石置于干燥管內(nèi)〔必要時(shí)底部可襯玻璃纖維等,稀硝酸放在燒杯中。

根據(jù)啟普發(fā)生器的工作原理,我們還可設(shè)計(jì)其他一些形式的啟普發(fā)生器原理式反應(yīng)裝置,如下兩例：

典型例題1.下列制備H2的裝置正確的是〔2.以實(shí)驗(yàn)室制取氫氣為例,設(shè)計(jì)啟普發(fā)生器的簡(jiǎn)易裝置第二講常用的干燥劑分液漏斗、長(zhǎng)頸漏斗的對(duì)比裝置的氣密性檢驗(yàn)一、常用的無(wú)機(jī)干燥劑為了保持藥品的干燥或?qū)χ频玫臍怏w進(jìn)行干燥,必須使用干燥劑。常用的干燥劑有三類(lèi)：一類(lèi)為酸性干燥劑,有濃硫酸、五氧化二磷等；第二類(lèi)為堿性干燥劑,有固體燒堿、石灰和堿石灰〔氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合物等；第三類(lèi)是中性干燥劑,如無(wú)水氯化鈣、無(wú)水硫酸鎂等。常用干燥劑的性能和用途如下：1、濃H2SO4：具有強(qiáng)烈的吸水性,常用來(lái)除去不與H2SO4反應(yīng)的氣體中的水分。例如常作為H2、O2、CO、SO2、N2、HCl、CH4、CO2、Cl2等氣體的干燥劑。2、無(wú)水氯化鈣：因其價(jià)廉、干燥能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用。干燥速度快,能再生,脫水溫度473K。一般用以填充干燥器和干燥塔,干燥藥品和多種氣體。不能用來(lái)干燥氨、酒精、胺、酰、酮、醛、酯等。3、無(wú)水硫酸鎂：有很強(qiáng)的干燥能力,吸水后生成MgSO4·7H2O。吸水作用迅速,效率高,價(jià)廉,為一良好干燥劑。常用來(lái)干燥有機(jī)試劑。4、固體氫氧化鈉和堿石灰：吸水快、效率高、價(jià)格便宜,是極佳的干燥劑,但不能用以干燥酸性物質(zhì)。常用來(lái)干燥氫氣、氧氣、氨和甲烷等氣體。5、變色硅膠：常用來(lái)保持儀器、天平的干燥。吸水后變紅。失效的硅膠可以經(jīng)烘干再生后繼續(xù)使用。可干燥胺、NH3、O2、N2等常見(jiàn)氣體的干燥與被干燥的氣體：見(jiàn)下表。液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝置常見(jiàn)干燥劑濃硫酸無(wú)水氯化鈣堿石灰可干燥的氣體H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2等H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4、HCl等H2、O2、CH4、NH3等不可干燥的氣體NH3、H2S、C2H4、HBr、HI等NH3等Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等二、分液漏斗和長(zhǎng)頸漏斗的對(duì)比分液漏斗:包括斗體,蓋在斗體上口的斗蓋。斗體的下口安裝一三通結(jié)構(gòu)的活塞,活塞的兩通分別與兩下管連接。

使用:分液漏斗的頸部有一個(gè)活塞,這是它區(qū)別于普通漏斗及長(zhǎng)頸漏斗的重要原因,因?yàn)槠胀┒泛烷L(zhǎng)頸漏斗的頸部沒(méi)有活塞,它不能靈活控制液體。當(dāng)分液漏斗中的液體向下流時(shí),活塞可控制液體的流量,若要終止反應(yīng),就要將活塞緊緊關(guān)閉,因此,可立即停止滴加液體。長(zhǎng)頸漏斗：用途：長(zhǎng)頸形狀的漏斗,用來(lái)添加液體到會(huì)產(chǎn)生氣體的容器中。使用:長(zhǎng)頸漏斗用于向反應(yīng)容器內(nèi)注入液體,若用來(lái)制取氣體,則長(zhǎng)頸漏斗的下端管口要插入液面以下,形成"液封",〔防止氣體從長(zhǎng)頸斗中逸出二者的區(qū)別:分液漏斗主要用于分離兩種互不相溶且密度不同的液體,也可用于向反應(yīng)容器中滴加液體,可控制液體的用量長(zhǎng)頸漏斗下端沒(méi)有活塞,分液漏斗有。三、各種裝置的氣密性檢查方法歸納1、基本方法：①受熱法：將裝置只留下1個(gè)出口,并先將該出口的導(dǎo)管插入水中,后采用微熱〔手捂、熱毛巾捂、酒精燈微熱等,使裝置內(nèi)的氣體膨脹。觀察插入水中的導(dǎo)管是否有氣泡。停止微熱后,導(dǎo)管是否出現(xiàn)水柱。②壓水法：如啟普發(fā)生器氣密性檢查③吹氣法〔不常用,略2、基本步驟：①觀察氣體出口數(shù)目,若有多個(gè)出口,則通過(guò)關(guān)閉止水夾、分液漏斗活塞或用水封等方法,使裝置只剩一個(gè)氣體出口。②采用加熱法、水壓法、吹氣法等進(jìn)行檢查。③觀察氣泡、水柱等現(xiàn)象得出結(jié)論。注：若連接的儀器很多,應(yīng)分段檢查。3、實(shí)例[例1]如何檢查圖A裝置的氣密性圖A圖B方法：如圖B將導(dǎo)管出口埋入水中,用手掌或熱毛巾捂容積大的部位,看水中的管口是否有氣泡逸出,過(guò)一會(huì)兒移開(kāi)捂的手掌或毛巾,觀察浸入水中的導(dǎo)管末端有無(wú)水上升形成水柱。若捂時(shí)有氣泡產(chǎn)生,移開(kāi)捂的手掌或毛巾,有水柱形成,說(shuō)明裝置不漏氣。[例2]請(qǐng)檢查下面裝置的氣密性方法：關(guān)閉分液漏斗活塞,將將導(dǎo)氣管插入燒杯中水中,用酒精燈微熱圓底燒瓶,若導(dǎo)管末端產(chǎn)生氣泡,停止微熱,有水柱形成,說(shuō)明裝置不漏氣。[例3]啟普發(fā)生器氣密性檢查的方法,圖A圖B圖C方法：如圖所示。關(guān)閉導(dǎo)氣管活塞,從球形漏斗上口注入水,待球形漏斗下口完全浸沒(méi)于水中后,繼續(xù)加入適量水到球形漏斗球體高度約1/2處,做好水位記號(hào)靜置幾分鐘,水位下降的說(shuō)明漏氣,不下降的說(shuō)明不漏氣。[例4]檢查下面有長(zhǎng)頸漏斗的氣體發(fā)生裝置的氣密性。方法1：同啟普發(fā)生器。…若頸中形成水柱,靜置數(shù)分鐘頸中液柱不下降,說(shuō)明氣密性良好,否則說(shuō)明有漏氣現(xiàn)象。方法2：向?qū)Ч芸诖禋?漏斗頸端是否有水柱上升用橡皮管夾夾緊橡皮管,靜置片刻,觀察長(zhǎng)頸漏斗頸端的水柱是否下落,若吹氣時(shí)有水柱上升,夾緊橡皮管后水柱不下落,說(shuō)明氣密性良好。[例5]檢查圖A所示簡(jiǎn)易氣體發(fā)生器的氣密性。圖A圖B方法：關(guān)閉K,把干燥管下端深度浸入水中〔圖B所示,使干燥管內(nèi)液面低于燒杯中水的液面,靜置一段時(shí)間,若液面差不變小,表明氣密性良好。[例6]請(qǐng)檢查下面裝置的氣密性圖A圖B方法：如圖所示。關(guān)閉導(dǎo)氣管活塞,從U型管的一側(cè)注入水,待U型管兩側(cè)出現(xiàn)較大的高度差為止,靜置幾分鐘,兩側(cè)高度差縮小的說(shuō)明漏氣,不縮小的說(shuō)明不漏氣。[例7]如下圖所示為制取氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置：盛放藥品前,怎樣檢驗(yàn)此裝置的氣密性？方法：向B、D中加水使導(dǎo)管口浸沒(méi)在水面下,關(guān)閉分液漏斗活塞,打開(kāi)活塞K,微熱A中的圓底燒瓶,D中導(dǎo)管有氣泡冒出；停止加熱,關(guān)閉活塞K片刻后,D中導(dǎo)管倒吸入一段水柱,B中沒(méi)入液面的導(dǎo)管口會(huì)產(chǎn)生氣泡。有這些現(xiàn)象