排空氣法（收集氣體的方法之一）

摘要

本文通過(guò)對一次性注射器的簡(jiǎn)單加工，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗的對比，選擇合適的指示劑，使得用排空氣法收集有害氣體時(shí)不容易泄漏，裝置微型化，符合綠色化學(xué)的新理念。

關(guān)鍵詞

排空氣法；注射器；指示劑

中學(xué)化學(xué)教材重點(diǎn)介紹的14種常見(jiàn)氣體中有7種有害氣體（SO2、NO2等 注：co2不是有害氣體）只能用排空氣法進(jìn)行收集，而傳統的排空氣法是敞口的，容易造成泄漏。雖然這類(lèi)實(shí)驗都要求在通風(fēng)櫥里進(jìn)行，但很多偏遠地區的中學(xué)往往無(wú)專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗室，對當地中學(xué)教師在此類(lèi)實(shí)驗教學(xué)中造成了極大的不便。為此，我們利用人們熟悉的醫用注射器對排空氣法的收集裝置進(jìn)行改進(jìn)。注射器具有密封性好，有上下可移動(dòng)的活塞，能經(jīng)受較高的溫度，耐腐蝕等優(yōu)特點(diǎn)。我們利用這些特性，將注射器運用到排空氣法收集氣體的裝置上，有效地防止了有害氣體的泄漏，減少了大氣污染。

裝置設計

集氣瓶，雙孔膠塞（與集氣瓶配套），導管，一次性注射器

用燒紅的鐵釘在注射器的上方鉆一小孔，用銼刀將小孔的周邊銼平，使注射器的活塞上下移動(dòng)不受影響。如圖1把整個(gè)裝置安裝好。

本裝置適用于一切排空氣法收集氣體的實(shí)驗（向下排空氣法將圖1倒過(guò)來(lái)使用即可）。實(shí)驗開(kāi)始前，必須根據氣體的性質(zhì)找到合適的指示劑，可以是濕潤的試紙或者沾某種指示溶液的棉花團（棉花團必須盡量擰干），將指示劑置于圖1所示的位置，有時(shí)氣體自身的顏色也可以作為一種指示劑。實(shí)驗時(shí)，待收集的氣體通過(guò)長(cháng)導管進(jìn)入集氣瓶中，空氣會(huì )通過(guò)短導管進(jìn)入注射器，指示劑不變色，之后從注射器上的排氣孔排出。當待收集的氣體充滿(mǎn)整個(gè)集氣瓶而進(jìn)入注射器時(shí)，指示劑會(huì )變色，這時(shí)只要把注射器的活塞向下移到小孔以下，整個(gè)裝置便變?yōu)槊芊庋b置，防止了氣體的泄漏。

具體運用

針對在中學(xué)化學(xué)教材中重點(diǎn)介紹的14種常見(jiàn)氣體中有7種有害氣體必須通過(guò)排空氣法進(jìn)行收集，我們利用該裝置對這7種氣體進(jìn)行了收集并根據每種氣體的性質(zhì)采用不同的指示劑進(jìn)行實(shí)驗對比，分別找出適合這7種氣體的指示劑。

P.S:在做實(shí)驗室要注意有害氣體的尾氣處理，一半有尾氣點(diǎn)燃，通入Ca（OH）2等，HCL（氯化氫）可通入水中得到鹽酸，鹽酸可在利用。

7種實(shí)驗氣體

向上排空氣法：CO2、SO2、NO2 、HCl、H2S 、Cl2；

向下排空氣法：NH3

指示劑種類(lèi)

試紙類(lèi)：藍色石蕊試紙，紅色石蕊試紙，KI淀粉試紙；

棉花團類(lèi)：品紅溶液，CuSO4溶液，高錳酸鉀溶液，酚酞溶液；

氣體顏色類(lèi)

二氧化碳CO2

常用檢驗二氧化碳的方法：能使燃著(zhù)的木條熄滅或能使澄清石灰水變渾濁。但這兩種方法的本文的裝置中用不上。所以實(shí)驗時(shí)，我們根據CO2的酸性選用藍色石蕊試紙做指示劑。藍色石蕊試紙由藍變紅現象很明顯，可以作為CO2收集的指示劑。

硫化氫H2S

常用檢驗硫化氫的方法比較多，實(shí)驗時(shí)，我們只選用了CuSO4溶液，高錳酸鉀溶液，藍色石蕊試紙三種指示劑，所得結果如表1所示：

表1

實(shí)驗結論：CuSO4溶液和藍色石蕊試紙均可作為H2S收集的指示劑，而高錳酸鉀由于顏色的很深，在褪色的時(shí)候有一個(gè)漸變的過(guò)程，不能很好的判斷，所以不能作為H2S收集指示劑。

二氧化硫SO2

實(shí)驗時(shí)，選用品紅溶液，藍色石蕊試紙兩種作指示劑，所得結果如表2所示：

表2

實(shí)驗結論：由于品紅在實(shí)驗過(guò)程中褪色十分緩慢，不能在這里作為指示劑，只能選用藍色石蕊試紙。

氯氣Cl2

實(shí)驗時(shí)，選用氣體顏色，品紅，藍色石蕊試紙，KI淀粉試紙四種指示劑，所得結果如表3所示：

表3

實(shí)驗結論：雖然氯氣本身具有黃綠色，但在濃度很稀的時(shí)候不容易被察覺(jué)，不能作為收集氯氣時(shí)的指示劑。而氯氣溶于水后可以使有色物質(zhì)褪色，而且褪色的效果很好，速度快，很明顯，顏色越深越容易看出。所以，本實(shí)驗選用的其它三種指示劑均可作為收集氯氣時(shí)的指示劑。

二氧化氮NO2

實(shí)驗時(shí)，選用氣體顏色，藍色石蕊試紙兩種指示劑，

表4

實(shí)驗結論：二氧化氮是紅棕色的氣體，流入注射器時(shí)現象很明顯，同時(shí)也可以使藍色的石蕊試紙變紅，因此本實(shí)驗所選用的兩種指示劑均可作為二氧化氮收集的指示劑。

氯化氫HCl

適合本裝置用來(lái)檢驗氯化氫的指示劑并不多，實(shí)驗時(shí)只選用了藍色石蕊試紙作為指示劑，由藍變紅的現象很明顯，可以作為實(shí)驗時(shí)的指示劑。

氨氣

NH3

氨氣是一種堿性氣體，所以實(shí)驗時(shí)選用了紅色石蕊試紙，酚酞兩種指示劑，所得結果如表5所示：

表5

實(shí)驗結論：氨氣的溶解度很大，所以作用在此類(lèi)實(shí)驗的指示劑上，效果十分明顯，以上提供的兩種均可作為實(shí)驗收集時(shí)的指示劑。

結論

一次性注射器在生活中很容易找到，如果能夠巧妙的運用，完全可以成為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗課堂上理想的教具。本文就是通過(guò)對一次性注射器的簡(jiǎn)單加工，設計了一套適用于中學(xué)化學(xué)排空氣法收集氣體的裝置，而且利用該裝置對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗中7種只能用排空氣法收集的有害氣體做了實(shí)驗研究，分別為每種氣體找到了一種以上合適的指示劑。指示劑所選材料也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗室常見(jiàn)的藥品，能夠為中學(xué)教師提供一個(gè)很好的參考。本裝置取材容易，制作簡(jiǎn)單，操作也十分容易，只要找到合適的指示劑，便能對一切排空氣法收集的氣體進(jìn)行實(shí)驗，有效地防止了有害氣體對大氣的污染，值得推廣。