有毒氣體發生裝置的改進

在中學化學實驗中，制備二氧化氮、二氧化硫等有毒氣體時，常見的裝置難以同時實現操作簡便和無泄漏的要求，因其對人體和環境的危害較大，需要采用合適的裝置，以達到無污染易控制的目的。筆者所述的實驗方法，可以很好地解決上述問題。

制備有毒氣體最關鍵的是要防止氣體的泄漏，及時中止反應避免有毒氣體的過量產出。筆者經過實驗，在如何防止氣體泄漏、迅速控制反應進程等方面對氣體發生裝置進行了改進。制作如圖1所示裝置。

一、結構介紹

如圖1所示，反應器采用三頸燒瓶。

三頸燒瓶中間瓶口用玻璃管和上方的粗玻璃管連接，粗玻璃管內置活塞2，活塞2可采用普通橡皮塞制作，選大頭略大于粗玻璃管的橡皮塞，在平銼上平磨橡皮塞大頭，可確保橡皮塞大頭仍保持圓形，直到橡皮塞正好能塞進粗玻璃管，橡皮塞側面傾斜，可有效減小與玻璃管的接觸面，減少了摩擦，從而可以實現橡皮塞的上下自由滑動且基本不漏氣，在橡皮塞大頭側邊涂上凡士林，有效減小摩擦和防止漏氣。橡皮塞大頭在上小頭在下置于粗玻璃管內形成活塞2，活塞2上連接適當長度的細玻璃棒，玻璃棒穿過中間連接用的玻璃管至三頸燒瓶底部，連接用玻璃管必須略粗一點，要避免管壁與玻璃棒的接觸，過多的摩擦會影響活塞，2的滑動。玻璃棒底端綁上銅絲或做一個玻璃網反應托盤放置固體反應物。還可以在活塞2上接細線至粗玻璃管上口，手動拉升活塞2，便于檢查氣密性。

三頸燒瓶左側瓶口用分液漏斗，便于試劑量的控制。

三頸燒瓶右側瓶口連接帶活塞1的玻璃管，用于輸出氣體的控制。

二、工作原理

該裝置是根據啟普發生器原理，換位思考改裝而成。通過活塞1控制氣流改變瓶內氣體壓力來實現活塞2的自動升降，從而使固定在活塞2下端的固體反應物和三頸燒瓶中液體反應物發生分離或接觸，實現反應進程的自由控制。

三、使用說明

以“濃硫酸與銅反應實驗制二氧化硫”為例來說明，連接好裝置，從右側吹氣活塞2上升，關閉活塞1，活塞2不自動下降，說明氣密性良好。打開活塞1，此時固定在活塞2上的銅絲(或銅片)位于三頸燒瓶底部，加入適量濃硫酸，加熱，產生的二氧化硫通過活塞1進入其他裝置，只要關閉活塞1移開酒精燈，瓶內氣壓升高，銅絲(或銅片)跟著活塞2自動上升，與濃硫酸分離，反應停止。再次打開活塞1，活塞2自動下降，可以繼續反應。實驗時只要通過控制活塞1，就可以實現反應進程的自由控制。

使用條件：必須是易固定固體(如銅片、銅絲等)和液體之間的反應。

若課堂實驗中氣體用量很少，可以用具支試管代替三頸燒瓶，同時省去左側加液部分，裝置如圖2所示。

四、裝置優點

第一，可以像啟普發生器一樣輕松地控制反應進程，該裝置的適用范圍更廣，可以加熱，液體試劑的用量較少(對于像濃硫酸、濃硝酸這些濃溶液來說也是很重要的)。

第二，整套裝置密封性好，無氣體溢出，不會造成環境污染。可用于二氧化硫、二氧化氮等有毒氣體的制取。

第三，安全性能好，若反應較快壓力過大時，因活塞2的自動上升而減少反應物接觸面從而實現自我減壓保護。

第四，容易檢查裝置的氣密性，可以從右側吹氣檢查氣密性，也可以利用活塞2上的細線，拉升活塞2，關閉活塞l，若活塞2不下降，即說明該裝置不漏氣。

筆者在實踐中多次使用上述裝置，效果明顯。經研究發現，定制中間瓶口加長的三頸燒瓶或上口加長的具支試管，則可以組成如圖3、圖4所示的裝置，使裝置更簡單實用。

(責任編輯 廖銀燕)