一套工业制备盐酸的演示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化学实验演示装置，更为具体地说是指一套工业制备盐酸的演示
目.0
【背景技术】
[0002]盐酸是重要的工业原料，其生产原料氢气和氯气来自氯碱工业产品。目前，工业盐酸生产一般采用石墨三合一合成炉法。三合一炉主要生产流程为:氢气经缓冲罐和阻火器，通过止逆阀与经过氯气缓冲罐的氯气在灯头处汇合进入合成炉燃烧，生成氯化氢气体。氯化氢气体在炉内被稀酸吸收，生成合格浓度的盐酸，未被吸收的气体进入尾气回收塔，用纯水喷淋吸收，形成稀酸进人合成炉内作吸收液。
[0003]然而，中学化学在介绍几种重要的工业用酸的生产工艺时，重点介绍的是硫酸和硝酸，盐酸的生产却一笔带过。如苏教版化学I在介绍氯气的化学性质时仅用一行字“氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢气体溶于水后得到盐酸。”这不仅无法让教师为学生演示氯碱工业电解饱和食盐水的过程及产物的验证，还无法演示工业制备盐酸的过程。如果有盐酸工业制法的演示装置，既可介绍氢气在氯气中燃烧出现苍白色火焰等特殊的反应现象，又可以引导学生认识氢气氯气燃烧过程中可能引起爆炸等安全事故是如何避免的、反应生成的氯化氢气体是如何收集的、过量的氢气或者氯气是如何处理的。在教会学生科学知识的同时，有利于培养学生正确的实验观、科学本质观、化学价值观等核心观念。因此，提供一套工业制备盐酸的演示装置是非常有必要的。
【发明内容】
[0004]本发明提供一套工业制备盐酸的演示装置，以解决现有演示装置无法为学生演示工业制备盐酸的过程等缺点。
[0005]本发明采用如下技术方案:
一套工业制备盐酸的演示装置，包括电解单元、合成炉模拟单元以及尾气处理单元，其中，所述电解单元包括U型管、电源、石墨碳棒以及密封塞，U型管内装满饱和食盐水，U型管的两端分别设一个所述密封塞，该U型管两端还分别设有一穿过密封塞与饱和食盐水接触的所述石墨碳棒，两个石墨碳棒分别与电源的正极、负极对应连接，连接电源正极的石墨碳棒周边产生氯气，连接电源负极的石墨碳棒周边产生氢气;所述合成炉模拟单元包括燃烧管、杯形容器以及管口密封的三角漏斗，所述燃烧管包括内管及外管，外管中下部通过导管一与U型管产生氢气的一端相通连接，该导管一上设有活塞开关一，内管下端插设于U型管产生氯气的一端，内管下端部设有活塞开关二，内管上端口位于外管上端口内部，所述杯形容器设于外管中上部外侧壁上，该杯形容器中装有蒸馏水，管口密封的三角漏斗倒扣在所述杯形容器上并将所述外管管口罩住。
[0006]进一步地，所述U型管产生氢气的一端还插有一三角漏斗，用于暂存被氯气及氢气压出的溶液。
[0007]进一步地，所述尾气处理单元包括装有肥皂水的烧杯一和装有氢氧化钠溶液的烧杯二，其中，U型管产生氢气的一端通过支管一伸入至所述烧杯一的肥阜水内，该支管一上设有活塞开关三，U型管产生氯气的一端通过支管二伸入至所述烧杯二的氢氧化钠溶液内，该支管二上设有活塞开关四。
[0008]进一步地，所述外管的底部还设有导管二，该导管二上设有活塞开关五，优选地，该导管二的末端伸入至上述烧杯二内，不与氢氧化钠溶液接触。
[0009]优选地，所述密封塞为橡皮塞。
[0010]优选地，所述饱和食盐水采用热的饱和食盐水，具体温度为30?50°C。
[0011]优选地，所述电源采用直流电源，电压控制在8?16V。
[0012]由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点:
1、本发明演示装置，可形象生动地为学生演示工业盐酸制备过程，并可演示氯碱工业电解饱和食盐水的过程及对产物进行验证，加深了学生对于氯碱工业的理解。
[0013]2、本发明演示装置，合成炉模拟单元巧妙地采用由内、外管组成的燃烧管与电解单元的U型管连接，并在外管设置杯形容器装蒸馏水，配合外管管口密封的倒扣三角漏斗作为氯化氢的吸收装置，在吸收氯化氢的同时还可以有效地防止有毒气体的外溢。
[0014]3、本发明演示装置，在外管底部设置了导管二，并设有活塞开关五，解决了液体可能堵塞导管一的问题，使氢气可以顺畅地燃烧。
[0015]4、本发明演示装置，选用U型管、热的饱和食盐水以及16V电压进行电解，可以使学生在短时间内观察大量的无色氢气、黄绿色氯气产生，氢气氯气燃烧时苍白色火焰及白雾、三角漏斗壁上的小液滴及试纸的变色清晰地展示了氯化氢的产生和盐酸的生成，明显的现象有利于学生直观理解工业盐酸的制备过程，使理论和实际有效对接。
[0016]5、本发明演示装置，对收集到的氢气进行验纯，确保燃烧安全;使用肥皂水处理多余的氢气，防止安全事故的发生;燃烧器外管容积大于内管，确保燃烧时氢气多于氯气，防止氯气因燃烧不完全污染空气;使用氢氧化钠溶液吸收过量的氯气，使用管口封闭的三角漏斗倒扣在燃烧管上方，有效地防止有毒气体飘散污染空气。这些设计在确保学生放心观察实验现象的同时，在潜移默化中提升了学生的安全环保意识。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
[0018]图2为本发明合成炉模拟单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]一套工业制备盐酸的演示装置，参照图1，包括电解单元10、合成炉模拟单元20以及尾气处理单元30，其中，所述电解单元包括U型管11、电源12、石墨碳棒13以及密封塞14，U型管11内装满饱和食盐水，U型管11的两端分别设一个所述密封塞14，该U型管11两端还分别设有一穿过密封塞14与饱和食盐水接触的所述石墨碳棒13，两个石墨碳棒13分别与电源12的正极、负极对应连接，连接电源正极的石墨碳棒13周边产生氯气，连接电源负极的石墨碳棒13周边产生氢气。U型管11产生氢气一端还插设有一三角漏斗15，用于暂存被氯气及氢气压出的溶液。
[0021]结合图2，所述合成炉模拟单元20包括燃烧管21、杯形容器22以及管口密封的三角漏斗23，所述燃烧管21包括内管211及外管212，外管212中下部通过导管一24与U型管11产生氢气的一端相通连接，该导管一上设有活塞开关一241，内管211下端插设于U型管产生氯气的一端，内管211下端部设有活塞开关二2111，内管211上端口位于外管212上端口内部，所述杯形容器22设于外管212中上部外侧壁上，该杯形容器22中装有蒸馏水及pH试纸，用于吸收和检验氯化氢。管口密封的三角漏斗23倒扣在所述杯形容器22上并将所述外管212管口罩住。
[0022]参照图1，所述尾气处理单元30包括装有肥皂水的烧杯一31和装有氢氧化钠溶液的烧杯二32，其中，U型管11产生氢气的一端通过支管一 16伸入至所述烧杯一31的肥阜水内，该支管一 16上设有活塞开关三161，用于将可能过量的氢气通过导入形成气泡燃烧除去。U型管产生氯气的一端通过支管二 17伸入至所述烧杯二32的氢氧化钠溶液内，该支管二17上设有活塞开关四171，用于除去可能过量的氯气。所述外管212