气体实验装置气密性检验

气体实验装置气密性检验
装置气密性的检验难在以下两点，一是方法，二是文字表述。

●难点磁场:请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。

①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量，质量为a g。

②装好实验装置。

③检查装置气密性。

④加热，开始反应，直到产生一定量的气体。

⑤停止加热(如图44—1，导管出口高于液面)。

⑥测量收集到的气体的体积。

⑦准确称量试管和残留物的质量为b g。

⑧测量实验室的温度。

⑨把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把实验桌面收拾干净。

⑩处理实验数据，求出氧气的摩尔质量。

回答下列问题：
(1)如何检查装置的气密性？。

(2)以下是测量收集到的气体的体积必须包括的几个步骤：①调整量筒内外液面使之相同；②使试管和量筒内的气体都冷却至室温；③读取量筒内气体的体积。

这三步操作的正确顺序是：________(请填写步骤代号)。

(3)测量收集到的气体的体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？________。

(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(25℃、101 kPa)，水蒸气的影响忽略不计，氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c，不必化简)：。

●案例探究
[例题]用图44—2所示的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管
中装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升与锌粒接触，发生反应，产生的氢气由支管导出，若关闭弹簧夹，则试管内液面下降，漏斗内液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。

需要时再打开弹簧夹，又可以使氢气产生。

这是一种仅适用于室温下随制随停的气体发生装置。

回答下列问题：
(1)为什么关闭弹簧夹时试管中液面会下降？_____________。

(2)这种制气装置在加入反应物以前，怎样检查装置的气密性？____________________。

(3)从下面三个反应中选择一个可以用这种随制随停的制气装置制取的气体，填写表中空白：
①大理石与盐酸反应制取
图44—2
二氧化碳；②硫铁矿与盐酸反应制取硫化氢；③用二氧化锰催化分解过氧化氢制取氧气。

(4)食盐跟浓硫酸反应制取氯化氢不能用这种装置随制随停。

试说明理由：________________。

命题意图：有关制H2装置的考查。

知识依托：化学实验的基本操作及固液不加热制气等有关知识。

错解分析：不知道简易制H2装置气密性的检验方法，不了解用题给装置制气对反应物特别是固体反应物的条件限制，都会造成错解。

解题思路：(1)刚刚关闭弹簧夹时，试管内的反应仍在进行，这时产生的气体，使试管内气压增大，只要试管内的压强大于外面的大气压，试管内的液面就会下降，直至固体和液体脱离接触，反应停止，内外气压平衡为止。

(2)要检验装置的气密性，首先要夹紧弹簧夹，然后由长颈漏斗加水，水面没过长颈漏斗下端的管口后，由于重力的作用，漏斗中的水仍要流入试管中，但试管中的气体却跑不出来，这样，若装置的气密性完好，则试管中的气体因体积减小而压强增大，从而可支持长颈漏斗内的液面高于试管内的液面。

若装置气密性不好，则漏斗内的液面与试管内的液面最终保持水平。

同样，回答本题，只需说明装置不漏气即可，可不对装置漏气的现象和结论予以回答。

(3)只要是块状固体和液体发生反应制取气体，且反应不需要加热，就可使用此气体发生装置。

硫铁矿与盐酸制取硫化氢的反应不属于本题的考查内容，其反应方程式可仿照过氧化钠与盐酸的反应写出：
FeS2＋2HCl====FeCl2＋H2S↑＋S↓
(4)实验室中的食盐多为粉末状的，且它与浓硫酸常温下反应缓慢，欲缩短反应时间，并获得足够多的氯化氢气体，通常使反应在加热条件下进行。

答案：(1)关闭弹簧夹，反应产生的气体使试管内液面上的压力增加，所以液面下降。

(2)塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的液面差保持不再变化，说明装置不漏气。

(3)
(4)因为：此反应需要加热，食盐是粉末状。

●锦囊妙计
装置气密性的检验，不外乎以下几种情形：
1.制O2装置：要注意将导管末端浸入水中。

2.制H2装置：要注意关闭弹簧夹。

3.制Cl2装置：要注意关闭分液漏斗。

4.复合装置：可拆分为几种不同装置。

●歼灭难点训练
1.(★★★)由图44—3所示的实验装置进行实验：
(1)如何检验装置的气密性？________。

(2)若用手捂热现象不明显，该怎样检验该装置的气密性？________。

2.(★★★★)用示意图44—4中的简易装置可以进行气体的发生和收集。

(1)实验前应如何检查该装置的气密性？
答： 。

(2)拔开试管a 的橡皮塞，加入10 mL 6.0 mol ·L －1稀硝酸和1.0 g 薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。

反应开始时速率缓慢，
逐渐加快。

请写出在试管a 中所发生的所有反应
的化学方程式。

答：________________________________。

3.(★★★★)有下列实验装置：
实验前需检验装置的气密性。

实验开始时，先关闭活塞a ，并取下烧瓶B ；向A 中加入一定浓度的盐酸，产生氢气。

经必要的操作[见问题(2)]后，在导管的出口处点燃氢气，然后如图44—5所示套上烧瓶B ，塞紧瓶塞，氢气在烧瓶中继续燃烧。

用酒精灯加热反应管D 中的还原铁粉，待B 中氢气的火焰熄灭后，打开活塞a ，气体通过硬管D 进入试管E 中，使酚酞试液呈红色。

请回答下列问题。

(1)实验前如何检验装置的气密性？__________________________________。

(2)点燃氢气前必须进行________操作，进行该操作的方法是_________________。

4.(★★★★★)二氧化硫是一种主要的大气污染物，为粗略测定周围环境中的二氧化硫含量，某课外活动小组设计了如图44—6所示装置：
图44—4
酚酞试液 E 图44—5
(1)检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量水，并使玻璃导管的下端浸没在水中，然后_____________(填写操作方法)，将会看到_______________________________(填写实验现象)，可证明装置的气密性良好。

(2)实验时向试管中加入0.00050 mol·L－1的碘水1.0 mL，用适量的蒸馏水稀释后加入2~3滴淀粉溶液，配制成溶液A。

测定指定地点的空气中二氧化硫的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气，A溶液由________色变为________色时反应恰好进行完全，此刻，立即停止抽气，试管中发生反应的化学方程式是_________________________________。

附：参考答案
难点磁场
(1)将导管的出口放入水槽中，用手捂热试管，有气泡从水中冒出；放开手后，且有少量水进入导管，表明装置不漏气
(2)②①③。

(3)慢慢将量筒下移
(4)(a g－b g)÷(c L×273 K÷298 K÷22.4 L·mol－1)[或：(a g－b g)×298 K×22.4 L·mol－1÷(c L×273 K)]
歼灭难点训练
1.(1)关闭分液漏斗的活塞，将干燥管末端的管口放入水中，用手捂热分液漏斗，有气泡从水中冒出；放开手冷却后，且有少量水进入干燥管，表明装置不漏气。

(2)关闭分液漏斗活塞，将干燥管末端放入水中，用小火加热烧瓶，有气泡从水中冒出，停止加热冷却后，干燥管内水面回升，表明装置不漏气。

2.(1)把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管口会有气泡冒出；松开手后，水又回升到导管b中。

(2)①3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②2NO＋O2====2NO2
③2NO2N2O4
3.(1)在A(及E)中加入少量水，使水面刚刚没过A的漏斗颈(及E的导管口)的下端，打开活塞a，在烧瓶B(或玻璃管D)的底部加热，若A中漏斗颈内水面上升，且E中导管口有气泡逸出，说明装置不漏气。

(若关闭活塞a，用同样的方法分别在烧瓶B底部和玻璃管D 下部加热，分别检查活塞前后两部分是否漏气也可)。

(2)检验氢气的纯度用排水法(或向下排空气法)收集一试管氢气用拇指堵住，移近酒精灯的火焰，松开拇指，点燃，没听到尖锐的爆鸣声，表明氢气已纯
4.解析：(1)该新情境装置中，单向阀是没见过的，需仔细分析其功能，到底怎么一个“单向法”？推气时，左右单向阀关闭，上下单向阀开通，注射器中气体向上外逸；抽气时，左右单向阀开通，上下单向阀关闭，空气中的气体经A溶液被抽入注射器中。

检验装置气密性，加水后，只需轻轻向外拉动注射器的活塞即可，这时，若装置气密性完好，浸没在水中的玻璃导管口就有气泡冒出。

需要指出的是，推动注射器时通向试管的单向阀被关闭，水中不会有任何现象。

(2)抽气时空气中的二氧化硫与A溶液中的碘反应，当碘完全被反应时，A溶液中蓝色消失。

答案：(1)轻轻
．．向外拉动注射器的活塞浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出
(2)蓝无SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI。