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中学化学几种常见制气装置气密性的检验方法
黄明建
1、实验室制氧或制氨装置的气密性检查，装置如图1所示。

【方法】先将导气管一端管口浸没在水槽中的水里，双手握住试管，当观察到 时，松开双手，又观察到 ，表明该装置不漏气。
注意事项： 。
【参考答案】导管口有若干个气泡逸出， 导管内形成一段水柱。（注：这种方法可称作微热法。）
注意事项：若气温高于体温时，应改用热毛巾或酒精灯微热试管。
2、实验室制氢气或CO2装置的气密性检查装置如图2所示（该装置设计应用了启普发生器原理）

【方法】先 ，再通过 向试管中注水，若观察到 ，表明该装置不漏气。
【参考答案】关闭止水夹， 长颈漏斗， 漏斗与试管中的液面形成了稳定的水位差。
3、见图3，该装置适用于用液体和固体（或液体）反应制气体。例如，用于高锰酸钾和浓盐酸制氯气，或用浓氨水与碱石灰制氨气，或用饱和食盐水与电石制乙炔等。
【观察提示】
图中分液漏斗的活塞处于开启状态，漏斗中的水并没有流入烧瓶），证明该装置确实不漏气。
原理：向密闭装置内注水时，会使装置内气体压强大于外界大气压，阻止漏斗中的水继续进入烧瓶，因而形成水位差。

你认为该装置还可用于制哪些气体？ 。
检验该装置气密性的方法： 。
【参考答案】该装置还可用于制H2、CO2、SO2、O2、NO2等。
注水法：先用止水夹夹紧橡胶导管，再向分液漏斗中注入适量水，打开活塞后，若漏斗中的水不能滴入烧瓶，液面稳定在一定高度不变，表明该装置不漏气。
图4
图6
4、展台上图4所示装置已放置了一段时间，你认为该装置气密性如何？理由是：

在实验室，该装置可用于制哪些气体？

【参考答案】该装置气密性良好，因为图中显示长颈漏斗与广口瓶内液面已经形成了一个稳定的水位差。
该装置可用于制H2、CO2等气体。
不宜用于制SO2、H2S、NO2、Cl2等有毒有害气体。
5、（1）图5所示玻璃仪器除了导管外，还有： 。
（2）有人认为：在检查该装置的气密性时，先按如图连接好装置，再旋开漏斗活塞，若漏斗中的水不流入烧瓶，就表明该装置不漏气。你同意吗？

（3）有人想用该装置研究乙醇的分子结构，即观察乙醇能否与金属钠反应并测定一定量乙醇在反应中产生氢气的最大量是多少（量气装置可另外补充）。你认为实验中，①处的止水夹应该是打开还是关闭？理由是： 。
【参考答案】（1）分液漏斗、蒸馏烧瓶。（注：该装置中分液漏斗与双孔塞及导管构成了一个简易恒压漏斗）
（2）不同意。因为只要分液漏斗不漏气，即便其它部分漏气，仍可保证漏斗中的水不流入烧瓶。正确的方法是：
方法一 利用微热法检验装置气密性。 可先打开①②两处的止水夹（装置内不装水），塞紧漏斗口处胶塞，将右侧导气管的管口浸没在水槽的水里，再用双手捂热烧瓶，观察到导管口逸出若干个气泡后，松开双手，若导管内形成一段水柱，表明该装置不漏气。
方法二 采用注水法检验装置气密性。
如图，关闭①②两处止水夹和分液漏斗活塞，向漏斗中注入适量水后，重新塞紧漏斗口处胶塞。
旋开活塞，松开止水夹②，若漏斗中水不流入烧瓶，表明漏斗口处气密性良好；
再关闭止水夹②，然后开启漏斗口处胶塞，若漏斗中水不流下，表明漏斗活塞、烧瓶口以及两根橡胶导管的连接处气密性均良好。
（3）应打开。以保证漏斗和烧瓶中气体相通，形成恒压。有利于一定量乙醇顺利注入烧瓶，且不致反应过程中气体外逸，影响定量分析。
（其它合理方法均可）
6、在用块状固体和液体反应制气体时，如果反应不需加热，可用图6所示装置。该装置的一个优点是：能根据实验需要，使反应随时发生、随时停止。
（1）该装置中的玻璃仪器除导气管和量气管外，还有 ，制气时，反应物是放在 中。
（2）检查该装置的气密性方法是：先 ，再 ，当观察到 ，表明装置不漏气。
【参考答案】
（1）干燥管，干燥管（另用玻璃纤维或胶片托住固体药品）。
（2）关闭a处止水夹，再从量气管一端注水，若观察到量气管与右侧管内的液面形成稳定的水位差，表明该装置不漏气。
补充：检查该装置气密性的方法还可以有多种。
（1）打开a处止水夹，从量气管一端注适量水，再夹紧a处止水夹，然后向上（或向下）将量气管调整到一定高度，若在两侧管内的液面能形成稳定的水位差，表明该装置不漏气。
（2）在量气管口塞上橡胶塞，打开a处止水夹，在右侧再连接一长导管，并使导管口浸入一盛水的烧杯中，接着用温热法检验装置的气密性（简述略）。

7、图7所示装置主要是由一个J形管和一个带单孔橡胶塞的分液漏斗组成。检查该装置气密性的方法：
先 ，再 ，当观察到 ，表明装置不漏气。
图7
有人设想用该装置来探究铜与稀硝酸反应时的生成物性质，你认为可行吗？请说明理由。
【参考答案】先塞上分液漏斗口处玻璃塞（注意使玻璃塞上凹槽避开漏斗口侧面的小孔），再从左侧管口注水，若观察到左、右两侧管内液面形成稳定的水位差。表明该装置不漏气。
可行。 具体操作是：
用一大头钉（或类似物）挂上一铜片并插在单孔橡胶塞下方，再将带分液漏斗的单孔塞塞在J形管口，打开分液漏斗活塞（注意使漏斗口侧面的小孔对准玻璃塞上的凹槽）。
接着，从J形管左侧管口注入稀硝酸直至恰好使右侧管内气体全部排入分液漏斗为止。迅速关闭分液漏斗活塞，观察反应中产生的无色气体及溶液颜色的变化；待铜片几乎脱离与稀硝酸的接触时，再旋开活塞，继续观察右侧气体进入分液漏斗时的颜色变化，进而认识生成的NO被空气氧化成NO2的现象。

检查装置气密性的原理概述
在中学，检查装置气密性的方法主要有两种：微热法和注水法。
1、微热法
是利用气体在不同温度下热胀冷缩的性质，维持装置内外气体压强的相对平衡，采用改变相关装置的温度（手捂或热毛巾、酒精灯微热的）方式，再观察浸没在水中的导管口处是否有气泡逸出和水柱的形成，以判断装置气密性的好与差。
特点：装置仅保留一个与外界液体相通的管口，以维持装置内的气体与外界有一个相对平衡的压强，这样，就可借助是否有气泡逸出和水柱形成的现象来评价装置的气密性。

【原理】在理论上，依据气体的热力学性质：pV＝nRT
对于上图所示密闭装置，其中所容气体的量（n）是一定的，装置内气体压强（p）也通过烧杯中的水与外界大气压处于相对平衡状态。这样，气体的温度（T）与体积（V）就存在正相关。即升温时，密闭容器内气体的体积就会膨胀，所以会有气泡逸出，导致容器内气体量减小；当降温时，由于这时容器内气体的总量小于受热前，气体的体积就会缩小，故恢复至原温度时，会在导管内形成一段水柱。
2、注水法
在不改变温度的条件下，采用注水的方式改变装置内气体的压强（如前面图3、图4所示），通过观察装置中能否形成稳定的水位差来判断装置气密性的好与差。
特点：仅保留一个独立的注水口，关闭装置中其它与外界相通的管道，以便于通过注水来改变被液封在装置内的气体压强。
【原理】在理论上，依据气体的热力学性质：pV＝nRT
对于一个密闭装置，其中被液封的气体的量（n）是一定的，再维持装置的温度（T）不变，这时装置内气体的体积（V）与压强（p）就存在负相关。即装置内气体一旦因注水被压缩，其压强就会相应增大，进而抑制水的继续注入。因此，当注水量一定时，就会形成一个稳定的水位差（或称液面差）。
（该实验展示得到了杨小玲老师的支持和协助）