化學實驗是學習化學的重要方法,在實驗前,確保實驗裝置氣密性良好,是實驗成功的基礎。氣密性檢查主要分為:微熱法(熱脹冷縮法)、注水法(液差法)、打氣與抽氣法(針筒+長頸漏鬥)等,檢查原理為:改變內部壓強大小,形成內外壓強差,產生水柱。具體方法如下:
一、微熱法(熱脹冷縮法)
原理:通過微熱使裝置內部的氣體受熱膨脹,溢出一部分氣體,冷卻後,裝置內的氣體冷縮後壓強減小,外界氣壓大,將水壓入導管內,形成水柱。
實例1、加熱高錳酸鉀製取氧氣的實驗裝置(試管+導管)的氣密性檢查
組裝好設備,導管一端放入水中,構成密閉系統,用雙手捂住試管,觀察到水中的導管口有氣泡冒出,鬆手後,導管中進入一段水柱,說明氣密性良好。
實例2、過氧化氫製取氧氣的實驗裝置(分液漏鬥+錐形瓶)的氣密性檢查
組裝好設備,導管一端放入水中,關閉分液漏鬥中的旋塞,構成密閉系統,用雙手捂住錐形瓶(或用酒精燈隔著石棉網加熱錐形瓶,加熱片刻即可),觀察到水中的導管口有氣泡冒出,鬆手後,導管中進入一段水柱,說明氣密性良好。
二、注水法(液差法)
原理:用分液漏鬥向密封的裝置中注水,水壓縮裝置內的氣體使內部氣壓上升,大於外部氣壓,再注水時,水會留在長頸漏鬥中,與裝置內的液面形成液面差。
實例1、過氧化氫製取氧氣的實驗裝置(長頸漏鬥+錐形瓶)的氣密性檢查
組裝好設備,夾緊彈簧夾,向長頸漏鬥中不斷注入水,使長頸漏鬥中的水高出裝置內部水面一段距離,形成液面差,觀察液面差穩定無下降,說明氣密性良好。
實例2、啟普發生器的氣密性檢查
關閉啟普發生器下面活塞,從球形漏鬥上口不斷注入水,直至球形漏鬥的底端浸沒在水面以下。再關閉啟普發生器上面活塞後,繼續注入水,使球形漏鬥中的液面高於反應器中的液面,停止注入後,觀察一段時間,如果液面差不變,說明氣密性良好。
實例3、U型管的氣密性檢查
將U型管的一端的彈簧夾關緊,在另一端注入水,直至左右形成液面差,靜置一段時間,液面差無變化,說明氣密性良好。
三、打氣與抽氣法(針筒+長頸漏鬥)
原理:利用針筒的打氣與抽氣使裝置內部的氣壓變大變小。抽氣時,內部氣壓變小時,外部氣壓大,外界氣壓大,外界氣體進入形成氣泡。打氣時,裝置內部的氣壓大,把水壓入長頸漏鬥中形成一段水柱。
實例1、製取二氧化碳氣體裝置(長頸漏鬥+錐形瓶)氣密性檢查
組裝好設備,錐形瓶的雙孔塞,一個放長頸漏鬥,另一孔與針筒相連。向長頸漏鬥中注水直至長頸漏鬥的底端浸沒在水面以下。利用針筒向錐形瓶中打氣或抽氣。
向外抽氣時,長頸漏鬥下端有氣泡冒出,向內打氣時,裝長頸漏鬥中液面上升,成一段水柱,說明氣密性良好。