中考複習:奇妙的“多功能瓶”

中考複習:奇妙的“多功能瓶”

多功能瓶是化學中常用且重要的裝置之一,在實驗中可用於收集氣體、檢驗氣體、淨化氣體等多種用途,在醫療中可用於氧氣的控制器。因其用途廣泛、使用簡便,被稱為多功能瓶。

多功能瓶由導管、膠塞、集氣瓶組成。導管通常包括一根長導管,一根短導管。也可能是兩根長導管或兩根短導管(如下圖所示)。其作用原理通常是通過氣體通入瓶內造成壓強增大,從而將瓶內的氣體或液體排出達到目的。

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集氣功能

多功能瓶集傳統的排水法、向上排空氣法、向下排空氣法於一體,選擇收集方法的依據與傳統收集方法相同,只是操作不同。

1.排空氣法收集

裝置:集氣瓶中是空氣,沒有其他試劑。根據不同氣體的密度與空氣相較的大小,選擇不同的進氣方向。

①收集密度明顯比空氣大,且不與空氣成分反應的氣體,採取“長進短出”操作(如下圖甲)。原理:從長導管通入的氣體匯聚在集氣瓶下部,便於把空氣從上部短導管中排出。如收集CO2、O2。

②收集密度明顯比空氣小,且不與空氣成分反應的氣體,採取“短進長出”操作(如下圖乙)。原理:從短導管通入的氣體匯聚在集氣瓶上部,便於把空氣從下部長導管中排出)。如收集H2

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甲 乙

③收集密度與空氣相近的氣體,不宜採用排氣法,因為空氣不容易排盡,難以收集到純淨的氣體,如N2。

④收集有毒或有汙染的氣體時不能用傳統排氣法,因為排出的空氣中會帶出部分有害氣體,但可以用多功能瓶的排氣法收集,後面連接尾氣處理裝置(如下圖)。

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⑤有的題目中會出現下圖裝置,個人認為這種裝置使用不便,而用瓶口朝上放置的多功能瓶已能滿足收集氣體的一切功能。若使用該裝置,收集密度比空氣大的氣體,從b端通入氣體;收集密度比空氣小的氣體,從a端通入氣體。

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2.排水法收集

裝置:集氣瓶中盛滿水,在出水導管後連接燒杯接水。採取“短進長出”的操作方法(如下圖)。原理:從短導管通入氣體後,由於氣體密度小於水,氣體在集氣瓶上部匯聚,便於把水從下部長導管中排出。

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如果氣體能溶解於水或與水反應,可以在瓶中裝滿其他液體(如煤油),或者在水面上放一層液體(如植物油),使氣體與水隔絕起來進行操作(如下圖)。

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3.量氣裝置

利用多功能瓶可以組裝成量氣裝置,主要用於反應過程中測量生成氣體的體積。

裝置:多功能瓶使用與排水集氣法相同,後面連接量筒(如下圖)。原理:反應生成的氣體由短導管通入,水由長導管排出至量筒中,量筒內測得的水的體積就是製得的氣體體積(忽略導管中的殘留水)

如鋅與鹽酸反應制取氫氣,測量生成氫氣的體積。

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注意:集氣瓶中若未裝滿水而留有空氣,瓶內原有空氣的體積不影響測定結果。因為排出水的量是由通入的氣體壓強造成。

洗氣功能

當利用多功能瓶進行氣體的檢驗、淨化與乾燥時,我們也將此叫做洗氣裝置(或洗氣瓶)。

裝置:瓶內盛裝約1/2體積液體試劑,長導管必須伸到液麵以下。採取“長進短出”的操作。

1.檢驗氣體:如檢驗CO中是否混有CO2,應通入澄清石灰水(如下圖)。長導管通入氣體後,觀察有無白色沉澱生成來判斷是否有CO2,CO由短導管導出。

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2.淨化氣體(氣體的除雜):如除去氫氣中的氯化氫氣體,可以用氫氧化鈉溶液來吸收(如下圖)。長導管通入氣體後,氯化氫被氫氧化鈉溶液吸收,氫氣由短導管導出。

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3. 乾燥氣體:乾燥氫氣、氧氣、二氧化碳等氣體時,可以用濃硫酸做乾燥劑(如下圖)。長導管通入氣體後,水蒸氣被濃硫酸吸收,乾燥的氣體由短導管導出。

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雙重功能

利用同一只集氣瓶既要做到除雜又要收集氣體,也是可以實現的。

裝置:集氣瓶內裝滿液體,兩根導管均伸入瓶內液麵下(如下圖)。氣體能進入但不能排出。原理:一根長導管使通入氣體中的雜質被溶液吸收,同時另一根長導管排出瓶內液體而收集(不溶於液體的)氣體。

如在瓶中裝滿氫氧化鈉溶液,除去CO2的同時收集一瓶CO。

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安全瓶功能

安全瓶是起到防止液體倒吸到前面裝置中,破壞實驗進行或使儀器損壞。

裝置:兩根導管均伸入瓶內少許。液體能進入但不能排出。原理:(如下圖)當集氣瓶左端氣壓驟然減小,右端導管通入的液體便會倒吸而進入集氣瓶中,避免直接進入前面實驗裝置中。

對於有些需要加熱生成氣體的變化,為避免加熱不均或停止加熱後造成液體倒吸,常在發生裝置和洗氣裝置(或其他與液體反應裝置)之間連接安全瓶,以防止液體倒吸到發生裝置而炸裂(如下圖)。

對於有些極易溶於水的氣體,如氯化氫、氨氣等,常在收集裝置和尾氣處理裝置之間增加一個安全瓶,可有效地防止倒吸現象。

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實際生活

該裝置可用來觀察輸出氧氣的速度,也可用來觀察是否有氧氣輸出。

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1.請結合圖示實驗裝置,回答下列問題。

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2.某化學興趣小組同學利用圖中所示裝置模擬鍊鐵。

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3.氨氣是一種無色、有強烈刺激性臭味的氣體,極易溶於水.水溶液呈鹼性,實驗室常用加熱氯化銨和熟石灰兩種固體混合物來製取氨氣。某興趣小組的同學設計如圖A~G所示裝置對氨氣的製取、性質進行探究。

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答案:

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