浅议装置气密性的检查方法

浅议装置气密性的检查方法

王步宏

关键词：化学；装置；气密性；方法

作者简介：王步宏，任教于江苏省高邮市南海中学。

装置气密性的检查，作为中学化学实验的基本技能之一，是中学化学实验考查的一个热点，同时也是一个难点。一般有两种检查方法，其一为加热法，其二为加水法，二者都是通过压强改变，根据出现的外在变化来进行判断。究其实质，可以归纳为一句话，如果装置漏气，压强不变化。如果装置不漏气，压强则变化：温度升高或体积变小，压强就变大；温度降低或体积变大，压强就变小。

下面就中学化学中常见的一些的装置的气密性检查方法进行归纳总结如下，以帮助同学们掌握气密性的检查方法。

装置一：如图1，此装置为最简易的制取气体装置，对于该装置的气密性检查，主要是通过气体受热后体积膨胀、压强增大来进行检验。

具体方法为：把导管口的下端浸入水中，用双手紧握烧瓶或试管的外壁，如果观察到导气管口有气泡冒出，把手拿开，过一会儿，水沿导管上升，形成一段稳定的水柱，则证明装置气密性好，装置不漏气。

注意：(1)若外部气温较高，实验现象不明显，我们可以使用酒精灯对试管底部微微加热，但现象一定要注意撤走酒精灯后，导管中能形成一段稳定的水柱，并且过一段时间后液面不下降，才能说明气密性好。(2)当装置构成的密封体系较大时，用手捂或热毛巾不易引起空气发生体积变化时，采用酒精灯直接对装置加热。

思考题：根据下图回答问题：

上述装置中，在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性，如观察不到明显的现象，还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气？

装置二：如图2所示，此装置漏斗与大气相通，无法如上例那样进行检查。要进行其气密性检查，首先要考虑的问题是如何使锥形瓶不直接通过漏斗与大气相通。要解决这一问题，显而易见的用水(或液体)做液封，从而实现这一目的。具体方法为：从漏斗加入一定量的水，使漏斗的下端管口在液面以下，夹紧弹簧夹，再加入少量的水，停止加水后，漏斗中与锥形瓶中液面差（即水柱高度）保持不变，说明该装置不漏气。思考题：用推拉注射器活塞的方法可以检验如图装置的气密性。当缓慢拉动活塞时，如果装置气密性良好，则能观察到的现象为：()。

A.注射器内有液体；B.瓶中液面明显上升；

C.长颈漏斗内液面上升；D.长颈漏斗下端管口产生气泡。

装置三：如图3为启普发生器以及启普发生器的简易装置。该装置的原理与上图2的原理是一样的，但主要是该装置中弹簧夹被活塞代替。具体方法为：关闭导气管上的活塞，从球形漏斗中加入足量的水，使球形漏斗中出现水柱，水柱高度在一段时间内保持不变，则说明装置不漏气，若球形漏斗内的液面继续下降，直至液面差消失，说明装置漏气。

操作程序：往体系中加水(液体)——观察是否形成稳定的液差。

装置四：如图4为利用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验室装置，利用分液漏斗等仪器。这套装置与图2或图3不同，主要的原理与图1一样。具体方法是：关闭分液漏斗上的活塞，把导气管的一端浸入水中，用双手紧握试管底部。如果观察到导气管口有气泡冒出，而且在松开手后，导管中形成一段水柱，则证明装置气密性好，不会漏气。或者关闭分液漏斗上的活塞，连接注射器，记下注射器活塞刻度，然后轻拉(推)活塞，松开手后如果注射器活塞能回到原来位置，说明装置气密性良好。

装置五：带有刻度的注射器类。

我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺得到的纯碱中仍含有氯化钠，某同学设计的测定样品中纯碱含量的方法如左图，试回答检查该装置气密性的方法为：。关闭酸式滴定管活塞，用手捂热烧瓶，若注射器活塞外移，松手后又回到原来位置，说明气密性良好。或关闭滴定管活塞，记下注射器活塞刻度，然后轻拉(推)活塞，松开手后如果注射器活塞能回到原来位置，说明装置气密性良好。思考题：根据下图及描述，回答下列问题：

(1)关闭图a装置中的止水夹a后，从长颈漏斗向试管口注入一定量的水，静置后如图所示。试判断：a装置是否漏气？(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”)，并说出判断理由。

(2)关闭图b装置中的止水夹a后，开启活塞b，水不断往下滴，直至全部流入烧瓶。试判断：b装置是否漏气？(填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”)，

并说出判断理由。

答案：(1)不漏气。由于不漏气，加水后试管内气体体积减小，导致压强增大，长颈漏斗内的水面高出试管内的水面。

(2)无法确定。由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连，使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同，无论装置是否漏气，都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶。

装置六：特殊装置的气密性的检查方法

1.实验室缺少分液漏斗，某学生设计了如图１所示的实验装置来测定久置的过氧化钠的纯度，如何检查装置的气密性？

用一般的气密性检查方法无法证明装置的气密性。若用手握住广口瓶或给广口瓶微热，广口瓶内压强增大，气体就会从长颈漏斗中逸出，水槽内的导气管口不会有气泡产生。

我们可以用以下两种方法检验装置的气密性：

(1)塞紧橡皮塞，并向长颈漏斗中注入少量水，使下端管口封住(注意：不能让小试管里的水溢出)，此时再按常规的气密性检查方法操作即可达到目的。

(2)若在装置中的胶皮管上夹一止水夹，然后小心地向长颈漏斗中注入适量水，若漏斗内外形成稳定的液面差，则证明装置不漏气。

2.SO2是大气污染物之一，为粗略地测定周围环境中SO2的含量，某学生课外活动小组设计了如图2所示的实验装置，对此特殊装置，该如何检查气密性呢？?

我们可以用以下方法来检验装置的气密性：

(1)若用手握住试管或给试管微热，试管内压强增大，使单向阀b打开，装置中的气体由b向外排出，致使内外压强相等，试管中的水就不会压入导管而使导管中液柱升高。

(2)若从直玻璃管中向试管中加水，试管中液面上升，空气被压缩，试管内压强增大，单向阀b也打开了，使装置内外压强仍保持相等，所以玻璃管中液柱也不会比试管中液面高。

(3)若向里推注射器活塞，使单向阀b关闭而单向阀a被打开，气体不会被推入试管中，而是由单向阀a排出装置外，试管内压强也不会增大，当然玻璃管中液柱也不会比试管中液面高。

以上几种做法都是想使试管中压强增大而产生内外压强差，这是检查装置气密性的常规思路，对此装置我们可以从使试管内压强减小的角度去考虑。具体做法是：向外轻轻拉动注射器活塞，单向阀a关闭而单向阀b被打开，试管中的气体被抽出而使试管内压强减小，空气从玻璃管中吸入，玻璃管中液柱下降，最终可看到浸入液体中的玻璃管口有气泡冒出，证明装置的气密性良好。

思考题：京京同学对金属活动性顺序等知识进行了研究。

查阅资料：在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属Cu，在常温下虽然不能与稀盐酸、稀硫酸反应，但可以与稀硝酸反应，其化学方程式为：

3Cu+8HNO3(稀)=Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

反应生成的NO是无色，难溶于水的气体，在常温下与空气中的O2迅速化合生成NO2，NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体。

用右下图所示实验装置进行实验，可以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO。

①检查装置的气密性：关闭弹簧夹，将干燥管放入带有水的烧杯中，若观察到。则表明该装置的气密性良好。

②按右图所示进行实验：打开弹簧夹，用注射器慢慢抽取干燥管内的气体，稀硝酸沿着干燥管慢慢上升，直到。停止抽拉注射器，关闭弹簧夹，观察干燥管内的现象：。

反应停止后，打开弹簧夹，用注射器抽取干燥管内的气体(事先已将注射器内原有的气体推出)，关闭弹簧夹后取下注射器，并抽取一定量的空气，观察到气体变为红棕色。

在中学化学实验及有关实验设计习题中，经常涉及装置的气密性检验问题。一般说来，无论采用哪种装置制取气体，在成套装置组装完毕装入反应物之前，都必须检查装置的气密性，以确保实验的顺利进行。

作者单位：江苏省高邮市南海中学

邮政编码：225600

CheckingMethodsofDevices’AirTightness

WangBuhong

Abstract:Thispaperintroducessomemethodsofcheckingairtightnessofcommonandspecialdevicesinjuniorhighschoolchemistry,hopingtohelpstudentsgraspcheckingmethodsofairtightness,thustocultivatestudents’comprehensiveproblem-solvingability.

Keywords:chemistry;devices;airtightness;methods