一种气体发生器及使用该气体发生器制备气体的实验装置的制作方法

本发明涉及一种化学实验仪器，尤其指一种发生器及使用该气体发生器制备气体的实验装置。

背景技术：

中学化学用于块状固体与液体反应制备气体的装置往往使用启普发生器，但启普发生器存在以下不足之处：1、无法支持固体与多种液体连续反应；2、无法对反应的固体进行洗涤；3、无法加热反应液；4、无法清楚观察发生器中的反应现象；5、装置体型较大、携带不便。

授权公告号为 CN 204759874U 是本发明人在2015年11月11日提交申请的中国实用新型专利，其公开了一种用于固体与多种液体连续反应的恒压漏斗，包括分液漏斗，分液漏斗的出液管上设有玻璃活塞，可以通过控制该玻璃活塞以达到多次换液的目的，分液漏斗的出液管外部连接有一底部开口的外玻璃管，在分液漏斗顶部位于进液口旁侧的位置设有一n形弯管，该n形弯管的一支管与所述分液漏斗相通连接，另一支管向下延伸并与所述外玻璃管侧壁相通连接，该n形弯管用于导出气体，该恒压漏斗具有操作简便、绿色环保的优点。

但是在实际操作中，该仪器不具备随开随用、随关随停的功能；无法将气体导出做其它性质实验；无法加热反应液；无法确保液体充满发生装置；反应产生的气体会溶解在液体中随液体进入三角漏斗飘散到空气中造成污染或者存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明提供一种气体发生器及使用该气体发生器制备气体的实验装置，其主要目的在于解决该类实验装置不具备随开随用、随关随停的功能；无法将气体导出做其它性质实验；无法加热反应液；无法确保液体充满发生装置；反应产生的气体会溶解在液体中随液体进入三角漏斗飘散到空气中造成污染或者存在安全隐患等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种气体发生器，包括一由上节管和下节管组成的葫芦式节管，所述上节管顶部具有一进液口，下节管底部具有一出液管，该出液管上设玻璃活塞一，所述出液管外部还连接有一底部开口的外玻璃管，所述进液口旁侧的上节管设有一耳形弯管，该耳形弯管的一支管与所述上节管相通连接，另一支管向下延伸并与所述外玻璃管侧壁相通连接，该耳形弯管上还安装有玻璃活塞二，所述上节管上部设有一玻璃支管，该玻璃支管上还设有玻璃活塞三。

进一步的，所述玻璃支管与耳形弯管所在的平面夹角为90度。

进一步的，所述葫芦式节管的出液管长度大于外玻璃管的长度。

一种制备气体的实验装置，包括上述气体发生器、三角漏斗、铁架台、铁夹和单孔橡皮塞，所述葫芦式节管通过铁夹竖直安装于铁架台上，所述上节管内装有固体反应物，下节管及部分上节管装有液体反应物，所述单孔橡皮塞装设于所述上节管的进液口，所述三角漏斗的下端从所述单孔橡皮塞插入至所述下节管内。

进一步的，该实验装置还包括一烧杯，所述出液管延伸至所述烧杯内。

更进一步的，该实验装置还包括一倒扣三角漏斗，所述倒扣三角漏斗套设在所述外玻璃管的外壁，并扣设在所述烧杯内。

再进一步的，该实验装置还包括加热套，所述加热套包覆于所述下节管外表壁上。

优选的，所述加热套为硅橡胶加热套。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

1、该发明的葫芦式节管包括上节管和下节管，固体与液体在上节管内反应，当反应产生的气体达到一定量时，上节管内的气体将液体压入三角漏斗内，使放置固体的上节管液体排空，即停止反应；而打开耳形弯管的玻璃活塞二使气体排出，漏斗中的液体回流至上节管内，反应继续进行。因此，该葫芦式节管，可替代启普发生器，实现随开随用、随关随停的目的。使用硅橡胶加热套包在下节管，配合外挂数显温控、电源适配器等，可以对葫芦式节管内液体进行加热。下节管液体被加热后，通过对流进入上节管，可以实现对反应的加热。而且上节管未被加热套包住，可以清楚地观察到实验反应现象。由于被压入三角漏斗的是下管节液体，该液体未参与反应，未与产生的气体接触，可防止产生的气体溶解在液体中从与该葫芦式节管配合的三角漏斗中飘散到空气中。

2、该葫芦节管式发生器的体积小，便于携带，可以使固体与多种液体连续反应，对反应后的固体进行洗涤,对反应进行加热，并可以让学生清楚地观察到反应过程中呈现的现象，该装置不但可以作为气体发生装置，同时兼有集气装置和尾气处理装置的功能。

附图说明

图1为本发明气体发生器的结构示意图。

图2为本发明的安装示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。对于公知的组件、方法及过程，以下不再详细描述。

参照图1，一种气体发生器，包括葫芦式节管10，包括上节管11和下节管12，下节管12的下端部具有一个出液管13，该出液管13上设玻璃活塞一131，出液管13外部还连接有一底部开口的外玻璃管14，为了防止从葫芦式节管10排出的沉积物堵住外玻璃管14，影响气体的排放或检验，该外玻璃管14的长度小于出液管13的长度。

上述上节管11的顶部设有一耳型弯管16，安装有用于控制气体流速的玻璃活塞二161，用于导出气体并保证液体充满瓶体，使排液法收集到的气体更纯净，该耳型弯管16的一支管与上节管11相通连接，另一支管向下延伸并与外玻璃管14侧壁相通连接。在上节管11上部与耳形弯管2所在的平面构成90度夹角的位置，还设有用于气体进行性质实验及空气进入的玻璃支管17，该玻璃支管17上设有用于控制气体进入的玻璃活塞三171，在演示时通过调整安装角度，使学生只能看到玻璃支管17或耳型弯管16的其中之一，方便学生直观理解仪器构造原理。

参照图2，一种固体与多种液体连续反应制备难溶性气体的实验演示装置，包括葫芦式节管10、三角漏斗1、铁架台2、铁夹3、单孔橡皮塞4、烧杯5以及倒扣三角漏斗6，葫芦式节管10通过铁夹3竖直安装于铁架台2上，单孔橡皮塞4装设于葫芦式节管10的进液口，固体与液体在葫芦式节管10的上节管11内反应，三角漏斗1的下部穿过单孔橡皮塞4伸入至葫芦式节管10的下节管12内，可防止上节管11内反应产生的部分气体从三角漏斗12下部逸到外界空气中。

参照图2，葫芦式节管1的出液管13下方配有一用于吸收或验证气体并承接液体的烧杯5，出液管13延伸至该烧杯5内的液体液面以下，外玻璃管14外部连接一用于防止气体逸出的倒扣三角漏斗6，倒扣三角漏斗6及外玻璃管14下端口也伸至烧杯15内的液体液面以下。

参照图2，上述下管节12可以使用加热套7包住，加热套优先使用硅橡胶加热套，配合外挂数显温控、24V电源适配器等，实现对葫芦式节管10内液体进行加热。下节管12中液体被加热后，通过对流进入上节管11，使热的液体与固体接触，实现反应加热条件。而且上节管11未被加热套包住，可以清楚地观察到实验反应现象。

以下通过两个具体的使用实例说明本发明的实验演示装置：

实施例一、演示锌与稀硫酸反应生成氢气，并实现氢气的收集、检验、性质验证和尾气处理。

1、检验气密性：将图1中的葫芦式节管10安装在铁架台上（不用倒扣的漏斗），上节管的进液口插设三角漏斗1，关闭所有玻璃活塞，往三角漏斗中加入一定量的蒸馏水，若三角漏斗1内外存在液面高度差且不变，说明气密性良好，实验演示装置气密性检查完后，按照图2装配好。

2、加入药品：往烧杯5中加肥皂水溶液至没过外玻璃管14下管口，关闭玻璃活塞一131， 打开玻璃活塞二161和活塞三171，往葫芦式节管10加入锌粒，装上三角漏斗1，再往三角漏斗1中加入稀硫酸至充满瓶体，关闭玻璃活塞二161和活塞三171。

3、氢气的收集：反应开始后，锌粒溶解，并伴随气泡冒出，反应产生的气体将液体压入三角漏斗1中，直至液体与锌粒脱离，反应停止。气体收集在葫芦式节管10的上节管11中，说明该气体难溶于该溶液中。

4、氢气的可燃性检验：打开玻璃活塞二161后，三角漏斗中的液体下降，液体与锌粒重新接触，反应继续进行。同时，液体将反应产生的无色气体通过耳型弯管16压入肥皂水溶液中，并在液面形成气泡，将燃烧着的木条靠近气泡，气泡燃烧，火焰呈淡蓝色，并伴有爆鸣声，说明该气体具有可燃性。

5、氢气的还原性质验证：在完成步骤3的氢气收集后，打开玻璃活塞三171，将氢气通入承放有氧化铜粉末的燃烧管中，一段时间后加热燃烧管，观察到黑色的氧化铜粉末变成红色的铜，说明氢气具有还原性。

6、废液及尾气处理：关闭活塞三171，打开玻璃活塞一131，让葫芦式节管10中的反应残夜全部流入烧杯5中，关闭该玻璃活塞一131，再打开玻璃活塞二161和活塞三171，往三角漏斗1中缓慢加入蒸馏水，将葫芦式节管10中的气体全部赶入烧杯5中液面形成气泡，最后用燃烧着的木条将气泡全部燃烧掉。

实施例二、演示铜与浓、稀硝酸反应及产生气体的收集、检验和尾气处理。

1、检验气密性 ：除需要倒扣漏斗，其余方法与实例一相同。

2、加入药品 ：往烧杯中加氢氧化钠溶液至没过外玻璃管14下管口及倒扣漏斗15，关闭玻璃活塞一131和活塞三171，打开玻璃活塞二161，往葫芦式节管10中加入铜片，装上三角漏斗1，再往三角漏斗1中加入浓硝酸至充满瓶体，关闭玻璃活塞二161。

3、 收集、检验二氧化氮 ：反应开始后，铜片溶解，溶液变为浅绿色，反应产生的气体将液体压入三角漏斗1中，直至液体与铜片脱离，反应停止，葫芦式节管10上部收集有红棕色气体。

4、 吸收处理二氧化氮 ：控制玻璃活塞二161，使三角漏斗1中液面缓慢下降，将瓶体中的红棕色气体全部赶入氢氧化钠溶液中完全吸收。

5、稀硝酸的配制：当以上红棕色气体全部被排出后，打开玻璃活塞一131，使三角漏斗中的溶液流出，液体流入烧杯中有沉淀生成，此外溶液流出过程中伴有氮氧化合物气体生成，由于在葫芦式节管10的外玻璃管14外部设有浸在氢氧化钠溶液中的倒扣三角漏斗15，可以有效吸收该气体，防止有毒气体逸出。关闭玻璃活塞一131，打开玻璃活塞二161，再往三角漏斗中加入蒸馏水至充满葫芦式节管10，此时浓硝酸被稀释为稀硝酸。

6、收集一氧化氮：铜与稀硝酸继续反应，溶液变为蓝色，反应产生的气体将液体压入三角漏斗1中，直至液体与铜片脱离，反应停止，上节管11上部收集有无色气体。

7、检验一氧化氮：打开玻璃活塞一131，使液体流入烧杯，打开玻璃活塞三171，随着空气进入，葫芦式节管10原来无色的气体立即变为红棕色，由此可判断该气体为一氧化氮。

8、尾气处理：待葫芦式节管中液体全部流出后，关闭玻璃活塞一131和玻璃活塞三171，打开玻璃活塞二161，往三角漏斗1中缓慢加入蒸馏水至充满发生装置，使瓶体中的气体全部赶入氢氧化钠溶液中完全吸收，实验完成。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。