广丰中学 吴文鑫
说明:高考考察关于气体类型的实验题时,往往要求学生检查装置的气密性,常常因为描述不当而失分,且由于各种不同仪器装置检查的方法不同,而且有些还未见过,无从下手,使得学生不能系统地将这类题型做好,现将这类题型归类总结,便于使学生形成一个系列,使学生的知识系统化,并由此而产生方法的,迁移有效地针对这类题型,确保得分。
一.教材上的《气密性检查》方法的缺点: 1.由于热量通过玻璃传递,太慢,手贴在容器壁上需要数分钟,插在水里的导管末端才有气泡放出,手离开容器壁,又需要数分钟,水才能进入导管末端,形成一段水柱,太费时间;当气温与手温无较大温差时,这一方法决不会成功。 2 当制取易溶于水的气体时(制氨气、氯化氢气等),导管末端不应被水浸湿。 3 对启普发生器、老式贮气瓶、沉浮式气体发生器、沉浮式贮气瓶等大型仪器气密性检查就很难完成。
二. 现在介绍另外四种气密性检查方法,供您选择:
1. 导管末端浸水法
1.没装试剂的启普发生器的检查方法 首先关闭启普发生器上的活塞导管,向启普发生器的球形漏斗里注水,当水在容器里把漏斗下端封闭后再注水,容器里的液面不再上升,则气密性好;容器里的液面继续上升,则漏气。
2 .已装试剂的启普发生器的检查方法 打开启普发生器上的活塞导管,球形漏斗里的酸液下降,酸液穿过"细腰"进入容器,和固体试剂接触发生反应,关闭活塞导管,生成的气体把酸液压回球形漏斗,一分钟内球形漏斗里的酸液不下降,则气密性好,酸液下降,则漏气。(如图2所示) 把导管末端插入装满水的试管(或烧杯)里,向上提起试管,使导管插到试管底,观察导管末端。如果水没有大量进入导管,则气密性好;如果水大量进入导管,移去装水的试管,导管里的水就自动流出,则气密性不好。此法简单快速,当容器中装有试剂时也能进行检查。缺点是水会浸湿导管末端。
2 滴定管抽气法
(如图3所示) 在注满水的滴定管顶部加一只单孔橡胶塞,孔里加玻璃导管,导管上连接一段乳胶管,乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门,如果水流出一部分后就不再流,说明装置的气密性好;如果水外流不止,说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端,当容器中装有试剂时也能进行检查,简单快速。
3 滴定管压水法
(如图4所示) 在注满水的滴定管下部尖嘴处连接一段长30cm的乳胶管,乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门,如果滴定管里的液面下降一部分后就不再下降,说明装置的气密性好;如果液面下降不止,说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端,当容器中装有试剂时也能进行检查,简单快速。
4 检查启普发生器气密性的方法
1.没装试剂的启普发生器的检查方法 首先关闭启普发生器上的活塞导管,向启普发生器的球形漏斗里注水,当水在容器里把漏斗下端封闭后再注水,容器里的液面不再上升,则气密性好;容器里的液面继续上升,则漏气。
2. 已装试剂的启普发生器的检查方法 打开启普发生器上的活塞导管,球形漏斗里的酸液下降,酸液穿过"细腰"进入容器,和固体试剂接触发生反应,关闭活塞导管,生成的气体把酸液压回球形漏斗,一分钟内球形漏斗里的酸液不下降,则气密性好,酸液下降,则漏气。
图A 图B
方法:如图B将导管出口埋入水中,用手掌或热毛巾焐容积大的部位,看水中的管口是否有气泡逸出, 过一会儿移开焐的手掌或毛巾,观察浸入水中的导管末端有无水上升形成水柱。若焐时有气泡溢出,移开焐的手掌或毛巾,有水柱形成,说明装置不漏气。
【例2】请检查下面装置的气密性
方法:关闭分液漏斗活塞,将将导气管插入烧杯中水中,用酒精灯微热园底烧瓶,若导管末端产生气泡,停止微热,有水柱形成,说明装置不漏气。
【例3】启普发生器气密性检查的方法,
图A 图B 图C
方法:如图所示。关闭导气管活塞,从球形漏斗上口注入水,待球形漏斗下口完全浸没于水中后,继续加入适量水到球形漏斗球体高度约1/2处,做好水位记号 静置几分钟,水位下降的说明漏气,不下降的说明不漏气。
【例4】检查下面有长颈漏斗的气体发生装置的气密性。
方法1:同启普发生器。…若颈中形成水柱,静置数分钟颈中液柱不下降,说明气密性良好,否则说明有漏气现象。
方法2:向导管口吹气,漏斗颈端是否有水柱上升 用橡皮管夹夹紧橡皮管,静置片刻,观察长颈漏斗颈端的水柱是否下落若吹气时有水柱上升,夹紧橡皮管后水柱不下落,说明气密性良好。
【例5】检查图A所示简易气体发生器的气密性。
方法:关闭K,把干燥管下端深度浸入水中(图B所示),使干燥管内液体面低于烧杯中水的液面,静置一段时间,若液面差不变小,表明气密性良好。 图A 图B
【例6】
图A 图B
方法:如图所示。关闭导气管活塞,从U型管的一侧注入水,待U型管两侧出现较大的高度差为止,静置几分钟, 两侧高度差缩小的说明漏气,不缩小的说明不漏气。
【例】如下图所示为制取氯气的实验装置:盛放药品前,怎样检验此装置的气密性?
方法:向B、D中加水使导管口浸没在水面下,关闭分液漏斗活塞,打开活塞K,微热A中的圆底烧瓶,D中导管有气泡冒出;停止加热,关闭活塞K片刻后,D中导管倒吸入一段水柱,B中没入液面的导管口会产生气泡。有这些现象说明气密性良好。储气作用、防堵塞防倒吸安全瓶作用
【例7】如何检查下面装置的气密性?
分析:较复杂的实验装置,一次性检查效果不好,可以分段检查气密性。如用止水夹夹住b、C装置间的导管的橡皮管,并关闭分液漏用酒精灯在a装置下微热,若b装置中的导管产生一段水柱,表明止水夹前面的装置气密性良好。再在C处的锥形瓶中用酒精灯微热,若e处出现气泡,停止微热,插在e处液面下的导管产生一段液柱,表明这部分装置的气密性良好。
在高考及平时的化学测试中,装置气密性检查问题是考察热点,也是学生学习的薄弱环节,现将其归纳如下:
A类:固+固
加热或固(液)+液加热装置 ,气密性检查方法是:
a手热法:如下图(a)、(b),把导管一端浸入水中,用双手捂住烧瓶或试管,借助手的热量使容器内的空气膨胀,容器内的空气则从导管口冒出,把手拿开,过一会儿,水沿导管上升,形成一段水柱,说明装置不漏气。
b直接加热法:当装置构成的密封体系较大时,用手捂或热毛巾不易引起空气发生体积变化时,采用酒精灯直接对装置加热。
如 2002年广东高考化学试题17即是依据此原理进行检验。根据下图回答问题:
上述装置中,在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性,如观察不到明显的现象,还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气?
B类:液差法
启普发生器气密性检查的方法:
如图( c)。将导气管上的活塞关闭,球形漏斗内注入一定量的水,使水面达到球 形漏斗的球体部位。停止加水后,水面能停留在某一位置不再下降,此时球形漏斗中的水面高度于与容器下部半球体内的水面高度保持比较大的液面差,说明不漏气,若球形漏斗内的液面继续下降,直至液面差消失,说明装置漏气。
操作程序:往体系中加水(液体) ----观察是否形成稳定的液差,
如右图装置的气密性检查。
( 2001年全国理综卷28)用图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,则试管中液面下降,漏斗中液面上升,酸液与锌粒脱离接触,反应自行停止。需要时再打开弹簧夹,又可以使氢气发生。这是一种仅适用于室温下随制随停的气体发生装置。
回答下面问题:
( 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前,怎样检查装置的气密性?
答案:( 1)关闭弹簧夹时,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。
C类:带有刻度的注射器类
我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺得到的纯碱中仍含有 NaCl,某同学设计的测定样品中纯碱含量的方法如图,试回答检查该装置气密性的方法为_________
答案:关闭酸式滴定管活塞,用手捂热烧瓶,若注射器活塞外移,松手后又回到原来位置,说明气密性良好。或关闭滴定管活塞,记下注射器活塞刻度,然后轻拉 (推)活塞,松开手后如果注射器活塞能回到原来位置,说明装置气密性良好。
典型例题:
1.根据下图及描述,回答下列问题:
( 1)关闭图A装置中的止水夹a后,从长颈漏斗向试管口注入一定量的水,静置后如图所示。试判断:A装置是否漏气?(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”)。
判断理由:。
( 2)关闭图B装置中的止水夹a后,开启活塞b,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶。试判断:B装置是否漏气?(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”),
判断理由:
答案:( 1)不漏气
由于不漏气,加水后试管内气体体积减小,导致压强增大,长颈漏斗内的水面高出试管内的水面。
( 2)无法确定
由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶。
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