檢查裝置氣密性方法小結(jié)2

檢查裝置氣密性方法小結(jié)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計習(xí)題中，經(jīng)常涉及裝置的氣密性檢驗(yàn)問題。一般說來，無論采用那種裝置制取氣體，在成套裝置組裝完畢裝入反響物之前，必須檢查裝置的氣密性，以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。裝置氣密性檢驗(yàn)采用的一般方法是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時產(chǎn)生的現(xiàn)象〔如氣泡的生成，水柱的形成，液面的升降等〕來判斷裝置氣密性的好壞。在實(shí)際檢驗(yàn)過程中，由于氣體發(fā)生器結(jié)構(gòu)不同，因此檢驗(yàn)方法也有一定的差異?，F(xiàn)就一些常見裝置的檢驗(yàn)方法總結(jié)如下，以供同學(xué)們參考。1．如圖1，此裝置為最簡易的制取氣體裝置，對于該裝置的氣密性檢查，主要是通過氣體受熱后體積膨脹，壓強(qiáng)增大。具體方法為：把導(dǎo)管口的下端浸入水中，用雙手緊握試管。如果觀察到導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，那么證明裝置不漏氣。注意：假設(shè)外部氣溫較高，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，我們可以使用酒精燈對試管底部微微加熱，但現(xiàn)象一定要注意撤走酒精燈后，導(dǎo)管中能形成一段水柱，并且一段時間不下降，才能說明氣密性好。2．如圖2所示，此裝置漏斗與大氣相通，無法如上例那樣進(jìn)行檢查。要進(jìn)行其氣密性檢查，首先要考慮的問題是如何使錐形瓶不直接通過漏斗與大氣相通。要解決這一問題，顯而易見的用水〔或液體〕做液封，從而實(shí)現(xiàn)這一目的。具體方法為：從漏斗參加一定量的水，使漏斗的下端管口浸沒在液面以下，夾緊彈簧夾，再參加少量的水，停止加水后，漏斗中與錐形瓶中液面差〔即水柱高度〕保持不變，說明該裝置不漏氣。3．圖3為啟普發(fā)生器。該裝置的原理與上圖2的原理是一樣的，但主要是該裝置中彈簧夾被活塞代替。具體方法為：關(guān)閉導(dǎo)氣管上的活塞，從球形漏斗中參加足量的水，使球形漏斗中出現(xiàn)水柱，水柱高度在一段時間內(nèi)保持不變，那么說明裝置不漏氣。4．圖4為利用雙氧水和二氧化錳制取氧氣的實(shí)驗(yàn)室裝置，利用分液漏斗等儀器。這套裝置與圖2或圖3不同，主要的原理與圖1一樣。具體方法是：關(guān)閉分液漏斗上的活塞，把導(dǎo)氣管的一端浸入水中，用雙手緊握試管底部。如果觀察到導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，而且在松開手后，導(dǎo)管中形成一段水柱，那么證明裝置氣密性好，不會漏氣。一、使裝置密封密封是使裝置與環(huán)境不再有氣體交換。密封的方式有多種，可用膠塞、彈簧夾、水封等。二、增大或減小裝置內(nèi)氣體的體積這步的實(shí)驗(yàn)原理為物理學(xué)的克拉柏龍方程。首先我們要考慮體積與溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的量之間的關(guān)系，改變體積可以有不同的方式；其次還要考慮實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生變化后這種方法的可行性，從而思維方式做及時的轉(zhuǎn)變。三、觀察氣液交界處的變化，然后作出氣密性好壞的判斷下面用三道例題來加以解釋在不同情況下檢驗(yàn)裝置氣密性的不同方法。例1．檢驗(yàn)如圖1所示裝置的氣密性。按檢驗(yàn)裝置氣密性的步驟，首先將該裝置的管口用水封；第二，對于類似于大試管的體積比擬小、器壁比擬薄的儀器〔如圓底燒瓶、錐型瓶等〕，都可采用最簡單的改變體積的方法，即用手捂或用酒精燈微熱的升溫方法。第三，觀察氣液交界處有無氣泡冒出，如果有，那么該裝置的氣密性良好。例2．用圖2所示的裝置制取氫氣，在塑料隔板上放粗鋅粒、漏斗，帶支管的試管中裝有稀硫酸。假設(shè)翻開彈簧夾，那么酸液由漏斗流下，試管中液面上升與鋅粒接觸，發(fā)生反響，產(chǎn)生的氫氣由支管導(dǎo)出；假設(shè)關(guān)閉彈簧夾，那么試管中液面下降，漏斗中液面上升，酸液與鋅粒脫離接觸，反響自行停止。需要時再翻開彈簧夾，又可以使氫氣發(fā)生。這是一種僅適用于室溫下隨制隨停的氣體發(fā)生裝置。答復(fù)以下問題：〔1〕為什么關(guān)閉彈簧夾時試管中液面會下降?〔2〕這種制氣裝置在參加反響物前，怎樣檢查裝置的氣密性?首先根據(jù)題意分析，該裝置是一個簡易的啟普發(fā)生器裝置，體積比擬大，器壁比擬厚，通過手捂升溫對氣體體積的影響是微乎其微的，而該裝置又是不能被加熱的，因此通過改變溫度來改變體積的方法是行不通的，但是根據(jù)克拉柏龍方程可以通過改變裝置內(nèi)氣體的壓強(qiáng)或物質(zhì)的量的方法來改變體積。方法一：改變裝置內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，從漏斗注入一定量的水，使漏斗內(nèi)的水面高于試管內(nèi)的水面，停止加水后，漏斗中與試管中的液面差保持不再變化，說明裝置不漏氣。方法二：改變裝置內(nèi)氣體的物質(zhì)的量。塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，這時漏斗內(nèi)的水面和試管內(nèi)的水面相平，停止加水后，從側(cè)管口向試管內(nèi)鼓氣，使漏斗內(nèi)的水面高于試管內(nèi)的水面，加緊彈簧夾，漏斗與試管中的液面差保持不再變化，說明裝置不漏氣。例3．ＳＯ２是大氣污染物之一，為粗略地測定周圍環(huán)境中ＳＯ２的含量，某學(xué)生課外活動小組設(shè)計了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置，請檢查該裝置的氣密性。：先在試管中裝入適量的水，保證玻璃導(dǎo)管的下端浸沒在水中。根據(jù)圖3所示和條件，該裝置已經(jīng)密封，氣液交界處在玻璃導(dǎo)管內(nèi)，其變化情況可能有兩種，一種情況是使試管內(nèi)氣壓增大，玻璃導(dǎo)管內(nèi)液面上升，假設(shè)玻璃導(dǎo)管內(nèi)液面和試管內(nèi)液面高度差不變，那么證明裝置氣密性良好。第二種情況是使試管內(nèi)氣壓減小，大氣壓將空氣壓入試管內(nèi)，浸沒在水中的玻璃導(dǎo)管口有氣泡冒出。根據(jù)題意，由于裝置中存在一個單向閥，不可能增加裝置內(nèi)氣體物質(zhì)的量，所以第一種方案不可取，因此選擇第二種。由圖可知減小試管內(nèi)氣壓的方法是將注射器慢慢向外拉，通過減小試管內(nèi)氣體的物質(zhì)的量的方法來減小氣壓。從以上三題可以看出，解題的關(guān)鍵是弄清實(shí)驗(yàn)原理，其次考慮實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生變化后這種方法的可行性，那么就不會出現(xiàn)一遇到檢查氣密性的問題，有的同學(xué)就立即想到用手捂升溫的方法來改變氣體的體積了，而是思維方式做及時的轉(zhuǎn)換，這對于培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)密性、深刻性和靈活性是很有益的。氣密性指化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的氣體密封性能氣密性試驗(yàn)主要是檢驗(yàn)容器的各聯(lián)接部位是否有泄漏現(xiàn)象。介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計上不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。壓力容器應(yīng)按以下要求進(jìn)行氣密性試驗(yàn)：〔1〕氣密性試驗(yàn)應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。對設(shè)計要求作氣壓試驗(yàn)的壓力容器，氣密性試驗(yàn)可與氣壓試驗(yàn)同時進(jìn)行，試驗(yàn)壓力應(yīng)為氣壓試驗(yàn)的壓力?！?〕碳素鋼和低合金鋼制成的壓力容器，其試驗(yàn)用氣體的溫度應(yīng)不低于5℃〔3〕氣密性試驗(yàn)所用氣體，應(yīng)為枯燥、清潔的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w?！?〕進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時，平安附件應(yīng)安裝齊全?！?〕試驗(yàn)時壓力應(yīng)緩慢上升，到達(dá)規(guī)定試驗(yàn)壓力后保壓10分鐘，然后降至設(shè)計壓力，對所有焊縫和連接部位涂刷肥皂水進(jìn)行檢查，以無泄漏為合格。如有泄漏，修補(bǔ)后重新進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)與氣壓試驗(yàn)是不一樣的。首先，它們的目的不同，氣密性試驗(yàn)是檢驗(yàn)壓力容器的嚴(yán)密性，氣壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)壓力容器的耐壓強(qiáng)度。其次試驗(yàn)壓力不同，氣密性試驗(yàn)壓力為容器的設(shè)計壓力，氣壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計壓力的1.15倍?；瘜W(xué)反響中氣密性的檢驗(yàn)1、微熱法：〔如圖1〕〔1〕將導(dǎo)管下端浸入水中，用手緊握捂熱試管，導(dǎo)管口會有氣泡冒出；〔2〕松開手后，水又會上升到導(dǎo)管中，這樣說明整個裝置的氣密性良好。2、液差法：〔如圖2〕適用于啟普發(fā)生器〔1〕向球形漏斗中加水，使漏斗中的液面高于容器的液面；〔2〕靜置片刻，液面不變，證明氣密性良好。3、液封法：〔如圖3〕關(guān)閉彈簧夾，從長頸漏斗加水至浸沒下端管口，假設(shè)漏斗頸出現(xiàn)穩(wěn)定的高度水柱，證明裝置氣密性良好。氣密性一、空氣熱脹冷縮法這是教材上介紹的常用的一種方法，操作簡便行，但有四個缺點(diǎn)：①如果儀器玻璃較厚、裝置較大，或者手掌溫度與空氣溫度相差不大時，都不會產(chǎn)生氣泡，更不能形成水柱；②每檢查一次用時間偏長；③導(dǎo)氣管的尾端被水浸濕，不適宜做防止水參與的實(shí)驗(yàn)〔如制氨氣、制氯化氫等〕；④假設(shè)裝置內(nèi)已經(jīng)裝入了試劑就不能再行檢查。二、注水法適用于檢查啟普發(fā)生器或類似于啟普發(fā)生器的裝置。首先關(guān)閉排氣導(dǎo)管，從頂部漏斗口注水，當(dāng)漏斗下端被水封閉后再注水，水面不下降，說明裝置氣密性好；如果水面下降，說明裝置氣密性差。此法有兩個缺點(diǎn)：①裝置內(nèi)部被水浸濕；②如果已裝入了固體試劑那么不能再行檢查。為了消除上述兩種方法中的缺點(diǎn)，現(xiàn)設(shè)計了以下三種氣密性檢查方法。三、外接導(dǎo)管浸水法在裝置的尾端導(dǎo)氣管上外接一段橡皮管和20～30cm長的玻璃導(dǎo)管，導(dǎo)管浸入試管內(nèi)的水中，水進(jìn)入導(dǎo)管一段高度后不再進(jìn)入，內(nèi)外液面高度差較大，把試管上下移動幾次，仍然如此，說明裝置氣密性好；如果水進(jìn)入導(dǎo)管很多，液面高度差很