貯氣裝置和爆炸裝置的新設(shè)計(jì)

文章編號(hào):1005-6629(2010)07-0015-02 中圖分類(lèi)號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

針對(duì)中學(xué)教學(xué)實(shí)際情況，對(duì)貯氣裝置和爆炸裝置重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果良好，現(xiàn)介紹如下。

1 貯氣裝置

1.1設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中與氣體相關(guān)的實(shí)驗(yàn)較多，在該類(lèi)實(shí)驗(yàn)中常會(huì)存在如下問(wèn)題:①收集氣體的方法要根據(jù)氣體的密度和溶解性確定，與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)的氣體在收集時(shí)還要避免其接觸氧氣，故對(duì)收集方法有限制;②有很多無(wú)色氣體在用排空氣法收集時(shí)無(wú)法知道是否已經(jīng)收集滿(mǎn)，待用試紙檢測(cè)時(shí)可能已有一部分氣體逸散到空氣中而造成環(huán)境污染;③氣體一般貯存在集氣瓶中，取用時(shí)不方便，若要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，需要把整個(gè)氣體制備裝置搬進(jìn)教室，操作麻煩;④集氣瓶貯存的氣體不能放置很長(zhǎng)的時(shí)間，攜帶也不方便。鑒于此，想設(shè)計(jì)一種使用廣泛、操作便捷的貯氣裝置。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置圖

如圖1所示:

1.3操作方法

在注射器的口部連接一段橡膠管，另準(zhǔn)備一根3 cm長(zhǎng)直徑為8 mm的短玻璃棒備用。當(dāng)需要貯存氣體時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室將圖1中的橡膠管連接到氣體制取裝置的凈化裝置的后面。不管該氣體為何種氣體，該裝置都可以收集，并且通過(guò)注射器內(nèi)推柄上升的高度很容易知道所收集氣體的量，當(dāng)氣體的收集量達(dá)到要求時(shí)，將橡皮管從制取裝置上取下，然后將事先準(zhǔn)備好的短玻璃棒塞入橡膠管中(也可用止水夾夾住橡膠管)。 若所收集的氣體(如Cl2)對(duì)橡膠有腐蝕作用，則盡可能將短玻璃棒深插入到接觸注射器口玻璃，減少橡膠與氣體的接觸面積，此裝置可以貯存氣體相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間而沒(méi)有多少損耗。

2 爆炸裝置

2.1設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)

我國(guó)近年中學(xué)化學(xué)教材上有氫氣的爆炸、煤氣爆炸、氫氣與氯氣光照爆炸等爆鳴實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)存在一定的危險(xiǎn)性、氣體的用量不易控制、耗時(shí)長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)成功率不高等缺點(diǎn)。故進(jìn)行了如下的設(shè)計(jì)。

2.2 裝置制作流程

取下廢棄礦泉水瓶的瓶蓋，用電烙鐵在瓶蓋中間燒出一個(gè)與20 mL一次性注射器嘴大小相當(dāng)?shù)亩矗又谄可w內(nèi)和注射器底部涂抹上502膠水，將注射器嘴穿過(guò)圓洞，然后，用力把一次性注射器的底部和瓶蓋粘在一起。另取一支同型號(hào)的一次性注射器，拔出推柄，取下推柄上的橡膠活塞，將取下的橡膠活塞塞進(jìn)注射器，然后再將推柄(沒(méi)有取下橡膠活塞的那支)塞入注射器，把橡膠活塞推到注射器的底部。在實(shí)驗(yàn)中，橡膠活塞會(huì)隨著注射器活塞的推拉而上下運(yùn)動(dòng)，至此，爆炸裝置已制作成功。該裝置的裝配流程如圖2所示:

點(diǎn)火系統(tǒng):取舊一次性打火機(jī)，將其中的壓電陶瓷電子打火器取出(在打火機(jī)的按鈕下面)，把原來(lái)的一根導(dǎo)線(xiàn)作為火線(xiàn)，然后在其下部裸露的金屬殼上繞幾圈去掉絕緣層的電線(xiàn)作為零線(xiàn)，最后，分別將兩根電線(xiàn)與同軸電纜做成的電極相連接，形成點(diǎn)火系統(tǒng)。裝置如圖3所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

以氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先給20 mL一次性注射器裝上針頭，將注射器的針頭插入貯H2裝置的橡膠管抽取10 mL H2，再吸入10 mL 空氣，此時(shí)，H2和空氣在注射器中基本混合均勻。慢慢取出推柄，由于下面還有一個(gè)橡膠活塞，混合氣體不會(huì)泄漏，拔下針頭，再將同軸電纜從注射器口放入爆炸裝置內(nèi)，同軸電纜的另一端接點(diǎn)火系統(tǒng)，然后把附有爆炸裝置的瓶蓋慢慢旋到廢棄大號(hào)礦泉水瓶上，固定好裝置，按下點(diǎn)火系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，就可以明顯觀察H2和空氣混合氣體爆炸實(shí)驗(yàn)。由于是橡膠活塞，撞到瓶底后會(huì)彈回，不會(huì)損壞，取回后可重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物和產(chǎn)物無(wú)毒、無(wú)污染，本實(shí)驗(yàn)也可不在礦泉水瓶中進(jìn)行，直接將爆炸裝置固定在鐵架臺(tái)的鐵夾上實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象觀察更明顯，爆炸后橡膠活塞被高高彈出。

3總結(jié)

改進(jìn)后的裝置有如下特點(diǎn):

① 貯氣裝置使用范圍廣，可以收集中學(xué)階段幾乎所有氣體(HF除外)，且收集的氣體純凈、 裝置攜帶方便，很適合公開(kāi)課或者實(shí)驗(yàn)比賽使用。

② 實(shí)驗(yàn)所需藥品少，成功率高，現(xiàn)象明顯，節(jié)省藥品經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少環(huán)境污染。

③ 實(shí)驗(yàn)裝置的制作材料易得，大部分為廢物利用，且制作技術(shù)要求不高，實(shí)驗(yàn)成本低廉。

④ 爆炸裝置很好地解決了筆者上次《氫氣與氯氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)》設(shè)計(jì)中注射器推柄被炸斷以及注射器活動(dòng)范圍較小的缺陷。

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