用安全環保型氣體發生器制取氣體

文章編號：1005－6629(2007)03－0011－02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

中學化學實驗用到的氣體有十多種，然而，目前的實驗室氣體制法普遍麻煩，這就導致許多簡單的實驗因為需要制氣而變得很難。這里，我向大家介紹一種新的制氣裝置——安全環保型氣體發生器，它將制氣、集氣、貯氣融為一體，使用簡單、方便、快速。突出以下優點：

（1）適用范圍廣，能夠制取H₂、O₂、Cl₂、NH₃、CO₂、NO、NO₂、SO₂、C₂H₂、H₂S、HCl等十多種氣體；

（2）結構簡單操作方便、制取氣體速度快、純度高；

（3）氣密性好，節約藥品且不污染環境；

（4）能夠控制反應停進和向實驗提供平穩氣源。因而它在2006年9月青島舉行的全國優秀自制教具評比會上榮獲一等獎，10月又在沈陽舉辦的十省市化學實驗教學改革創新研討評比會上榮獲一等獎。

下面我把安全環保型氣體發生器的結構、使用方法、技術問題等向大家作一介紹：

1結構介紹

基本部件包括：發生器主體、磁性底座、導氣管三部分。主體由優質PVC透明薄膜、氣門、插口組合而成，分為上下兩個腔體，上下腔體通過插入式接口緊密連接；上下兩個腔體各安裝一個氣門，用于安裝導氣管和加入液體反應物；上腔體的插頭上有小孔，用于通過液體和氣體；磁性底座可使發生器主體放置平穩；導氣管兩端安裝三級接口，中間安有控制閥，可以十分方便的為實驗供氣。右圖是發生器的工作狀態（充氣狀態）。

2 操作步驟

（1）將上下兩腔體分開；（2）在下腔體內放入固體反應物并排除空氣，在上腔體上安裝導氣管，關閉閥門；（3）連接上下兩腔體；（4）用注射器于下腔體中注入液體反應物；（5）氣體制滿后，停止反應。

3 制氣實例

3.1 氯氣的制取（制取500ml需要氯酸鉀2粒，濃鹽酸10ml）

首先將固體氯酸鉀顆粒（每粒含氯酸鉀1g）放入發生器下腔體；然后用注射器注入濃鹽酸。約1分鐘，氯氣即可充滿發生器。然后將上下兩腔體反轉輕輕擠壓下腔體，使液體流入上腔體，與剩余的固體反應物分開，反應便停止（此時上腔體在下，下腔體在上）。打開氣閥，即可通過導氣管取用氣體；氣體用完，再將發生器上下反轉，使固、液反應物接觸，氣體又可產生，如此可反復使用。

凡固體反應物為塊狀，使用液體反應物較多（10ml以上），反應速度適中的，都可如上法進行制取，如制取H₂、O₂、CO₂、H₂S等。

3.2氨氣的制取（制取500ml需要NaOH 2g，濃氨水1.5ml）

這個反應速度很快，且液體反應物用量少。如何控制反應停進呢？我們可以利用注射器來控制液體的加入量，達到控制氣體產生量的目的。將固體NaOH置入發生器的下腔體。用注射器逐滴加入濃氨水，觀察氣體產量，待氣體充滿發生器時，停止加入濃氨水。使用時打開氣閥用手輕壓即可方便地取用。氣體不足時，可繼續滴加濃氨水。

還有些氣體的制取是用液體與液體（如濃硫酸與濃鹽酸反應制HCl氣體）、粉狀固體與液體（如Na₂SO₃與濃硫酸制SO₂），都可以仿照氨氣的制取方法。

4 幾個技術問題的說明

4.1關于反應熱的問題：由于該發生器為軟的優質PVC，耐熱性不夠高，所以對于一些放熱多的反應，可以采用下列措施：

4.1.1制取氣體應盡量避免加強熱或放熱強烈的反應。如：制氫氣用鋅與稀鹽酸而不用鋁與濃氫氧化鈉溶液，以免放熱太多；制氨氣用固體氫氧化鈉與濃氨水反應，而不用氯化銨與氫氧化鈣加熱的方法。

4.1.2如果一定要使用放熱的反應，那么減輕反應熱對發生器的影響主要有兩種方法：第一、使反應熱被更多的物質吸收，這樣整體的升溫就不會太高，發生器就可以正常工作。一般采用液體中加水、固體中加鹽的方法。如：氫氣制取中，將濃鹽酸用水稀釋一倍（冬天濃些夏天稀些），這些水就能幫助吸收反應熱，而不致使體系升溫過高；第二，延長反應時間，使反應熱散失在環境里。上面所說的稀釋反應物就能延長反應時間，另外，我們也可以利用反應器能夠控制反應停進的功能，隨時關停和進行（必要時，也可以使用溫熱水浴加熱或冷水浴冷卻，但一般不用）。

4.2 顆粒狀固體藥品的制取

顆粒狀固體藥品取用方便，可以根據需要選用幾粒，且反應容易控制。可將粉狀或小顆粒狀固體用適當的粘合劑粘合，再用模具壓制成型。我們通過實驗已經找到了將一些粉狀藥品粘合成固體顆粒的合適粘合劑，目前我們已經制得了用于雙氧水分解制氧氣的二氧化錳顆粒催化劑、用于制氯氣的氯酸鉀顆粒（每粒含氯酸鉀一克）、用于制取二氧化碳的碳酸鈣顆粒（實驗室雖有塊狀固體，但形狀和質量不夠標準）、用于制取硫化氫氣體的硫化亞鐵顆粒（實驗室雖有它的塊狀固體，但砸碎后再用粘合劑粘合制成適當大小的顆粒，實驗效果更好）。

5 幾種氣體的制取方法簡述

5.1 HCl氣體的制取

先將適量的食鹽置入氣體發生器的下腔體，然后加幾毫升濃鹽酸，再用小注射器慢慢滴加濃硫酸，觀察氣體產生量，待氣體充滿發生器時，停止加入。

5.2C₂H₂的制取

將電石砸碎成小顆粒，摻入適量的食鹽，然后置入氣體發生器的下腔體內；用注射器慢慢滴加硫酸銅溶液。觀察氣體產生量，待氣體充滿發生器時，停止加入。用硫酸銅溶液代替水，制氣效果好。