易溶氣體溶解度實驗設計探討
時間:2022-03-29 10:30:32
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一、實驗原理
測定易溶氣體在常溫常壓下的溶解度,需要測定水的體積和被水溶解的氣體的體積。在集氣瓶中集滿易溶解的氣體(如氨、氯化氫等),定量地向密閉的集氣瓶中注入少量水,由于氣體溶解后形成負壓,使正庚烷倒吸入集氣瓶中形成噴泉,被吸入裝置內的正庚烷的體積就是溶解于水的氣體的體積。本設計以氨氣溶解度的測定為例。
二、實驗步驟
1.檢驗裝置氣密性:按照圖1所示組裝儀器,擠壓膠頭滴管,堿式滴定管內的水面上升,一段時間后如果液面不下降,說明裝置氣密性完好。圖12.在單球短管中加入少量生石灰,用帶有導管和T形管的橡膠塞塞緊管口,在T形管的上端用橡膠管連接1mL注射器(注意:注射器中要事先吸入少量水),在T形管的下端連接集氣管(在管口塞一團棉花),并將上述裝置固定在操作臺上。3.膠頭滴管中吸入少量濃氨水,插入單球短管的支管中(膠頭滴管和支管之間用橡膠管密封連接)。逐滴加入濃氨水,產生的氨直接用向下排空氣法收集在集氣管中,在集氣管的管口處檢驗氨。4.待集氣管中收集滿氨后,用帶有尖嘴導管的橡膠塞塞緊管口,尖嘴導管的下端用橡膠管連接25mL堿式滴定管。在堿式滴定管中事先盛有一定量的正庚烷,在正庚烷液面上加人少量滴有酚酞溶液的水,同時要準確讀出液面的刻度值L0。繼續滴加少量濃氨水,生成的氨通過尖嘴導管將其中的空氣排出,逸出的氨會使正庚烷液面上的水變紅。此時用止水夾夾住橡膠管,用1mL注射器向集氣管中慢慢滴入0.05mL水,氨立即發生溶解,同時正庚烷會被倒吸入集氣管中。再讀出堿式滴定管內液面的刻度值L1,溶解在水中的氨的體積V(NH3)1=L0-L1。再重復以上操作兩次,記錄堿式滴定管內液面的刻度值,并計算出溶解的氨的體積。5.取以上3次實驗中被0.05mL水溶解的氨的體積的平均值,作為常溫常壓下0.05mL水可溶解的氨氣的體積,即可計算出氨在該溫度和壓強的溶解度。
三、注意事項
1.整個實驗操作過程中要保證裝置氣密性良好,保證不漏氣。2.實驗過程中要調整堿式滴定管的位置,使集氣管內的液面和滴定管內的液面相平,以保證兩側氣體的壓強相同,即為當時的外界大氣壓。3.實驗后所得的堿性廢液須經處理后再排放,正庚烷要進行回收利用處理。
四、實驗分析
中學階段探究氣體溶解性的經典實驗是噴泉實驗,但只是定性體現,并不能定量測定氨常溫常壓下在水中的溶解度。該實驗設計充分體現綠色化學的設計理念:1.在半開放的儀器裝置中完成了氨的制取、收集、檢驗和噴泉實驗。在整個實驗過程中不會造成氨的泄露。2.改微型化實驗裝置的設計所用試劑少、操作簡單易行。3.改實驗設計實現了微型氣體實驗的由定性走向定量化,突破了實驗難點,有利于培養學生細致認真的觀察、分析實驗現象的能力。
作者:薛瀟 單位:山東肥城市第一高級中學
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