CN202615685U - 一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化学化工基础理论研究及基础应用领域，具体涉及一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置。该教具包括注射器、广口瓶和试管，所述广口瓶通过其瓶口塞有的双孔塞的一个孔连通有U型玻璃管；所述试管穿越所述广口瓶上双孔塞的另一个孔插入所述广口瓶内，所述试管瓶口塞有的双孔塞中分别插有分液漏斗和一根玻璃导管，所述玻璃导管连接有至少一个洗气检气装置，所述注射器的针头穿越所述试管上双孔塞伸入所述试管内。其优点是：在封闭的实验器皿中进行，并对于最后的尾气进行洗气，无有害气体排出，符合绿色化学的理念；材料易得；实验反应物用量减少、可反复操作，而且可保证实验成功率；可对于实验反应产物和热效应及时验证。

Description

一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置

技术领域

本实用新型涉及化学化工基础理论研究及基础应用领域，具体涉及一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置。

背景技术

浓硫酸的脱水性是中学化学中“硫酸”性质的重要内容，为了说明此化学特性，人民教育出版社版版教科书中设计了“黑面包实验”这一经典验证实验，通常实验步骤如下：先将200ml烧杯中加入20g蔗糖，加几滴水搅拌均匀，然后再加入15ml溶质的质量分数为98％的浓硫酸，迅速搅拌。浓硫酸将蔗糖中氢、氧元素按原子个数比2∶1(与水分子的组成相同)脱去，放出大量的热，引发生成的碳和浓硫酸发生氧化还原反应，生成二氧化碳和二氧化硫气体，反应过程中可以发现蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭(黑面包)，并产生大量的有刺激性气味的二氧化硫气体。

但教科书中所记载的传统实验方案虽然操作简单，然而存在两点不足：

一、无法收集和检测反应产物，也就是反应产生的SO2、CO2等气体，缺乏强有力的说服力；

二、更严重的是污染了环境，由于实验在敞口容器中进行，浓硫酸与蔗糖反应过程中生成的大量有毒气体直接排放到空气中，会产生空气污染、造成人身损害，尤其是在教室这样人员密集、呈半封闭的环境，更进一步加剧了有毒气体的危害。

因此，有必要对实验教具进行新设计，将“黑面包实验”及其气体产物检验在较环保的条件下进行。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种安全环保的用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，将硫酸脱水性化学实验在封闭的实验器皿进行，可对于实验产生气体进行验证，并对于最后的尾气进行除气、洗气，达到了安全、环保的效果

本实用新型所提供的一种安全环保的用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其是通过以下技术方案实现的：

一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：包括注射器、广口瓶和试管，所述广口瓶通过其瓶口塞有的双孔塞的一个孔连通有U型玻璃管；所述试管穿越所述广口瓶上双孔塞的另一个孔插入所述广口瓶内，所述试管瓶口塞有的双孔塞中分别插有分液漏斗和一根玻璃导管，所述玻璃导管连接有至少一个洗气检气装置，所述注射器的针头穿越所述试管上双孔塞伸入所述试管内。

进一步优选地，所述试管内装有蔗糖，所述注射器内装有水，所述分液漏斗内装有浓硫酸。

进一步优选地，为瓶口塞有插有两根玻璃导管的双孔塞的试管或试剂瓶、U型玻璃管、双球U型玻璃管或洗气瓶中的一种或几种。

进一步优选地，所述洗气检气装置的数量为三个，所述三个检气装置首尾相接并顺次装有品红溶液、酸性高锰酸钾溶液和澄清石灰水。

进一步优选地，所述U型玻璃管内装有具有颜色的液体。

进一步优选地，所述用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置还包括底座和垂直固定在所述底座上的背板，所述广口瓶固定置于所述底座上，所述U型玻璃管、所述分液漏斗以及所述洗气检气装置被固定在所述背板上。

与现有技术相比，本实用新型实施例所提出的一种安全环保的用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置及一种硫酸脱水性的验证实验方法，具有如下优点：

将硫酸脱水性化学实验在封闭的实验器皿中进行，并对于最后的尾气进行洗气，酸性高锰酸钾溶液能完全吸收掉二氧化硫，石灰水吸收掉二氧化碳，无有害气体排出，对环境非常友好，实现了实验环保无污染，符合绿色化学的理念，有利于培养学生的环保意识和环保责任感；

所采用实验仪器均为中学实验室常见化学实验器皿，材料易得；

实验反应物用量减少，蔗糖5g、浓硫酸5ml即可，是原实验用量的1/4，而且采用此结构反应物用量可控、反应环境理想，操作方便，现象明显，效果好，能反复操作，而且可以保证实验成功率达到100％；

可对于实验反应产物和热效应及时验证，U型玻璃管品红溶液液面的高低体现反应的热效应；第一检气装置内品红溶液和洗气装置内酸性高锰酸钾溶液颜色褪去，第二检气装置内石灰水变浑浊，能很好验证反应产生的SO2、CO2等气体，大大地增强了实验的说服力和可信度。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本实用新型上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本实用新型实施例化学实验教的结构示意图；

图2为洗气检气装置的一种结构示意图；

图3为洗气检气装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，标号分别表示：广口瓶1、试管2、U型玻璃管3、双孔塞4、注射器5、分液漏斗6、背板7、铝片8、第一检气装置9、洗气装置10、第二检气装置11，底座12、玻璃导管13。

如图1所示，为本实用新型实施例用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置的结构示意图。用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置主要涉及到以下实验室常见化学实验器皿：试管2、双孔塞4、玻璃导管13、广口瓶1、U型玻璃管、双球U型玻璃管、分液漏斗6，并且选择医用注射器5作为在试管2中注水的器械。其具体连接的结构如下：

广口瓶1瓶口向上放置，广口瓶1瓶口塞有一个双孔塞4，此双孔塞4的一个孔通过玻璃导管13连接有U型玻璃管3，U型玻璃管3内装有具有颜色的液体(由于本实施例中验证二氧化硫气体用到品红溶液，故U型玻璃管3内也采用品红溶液)。试管2穿越所述广口瓶1上双孔塞4的另一个孔插入所述广口瓶1内。此时广口瓶1被密封，当其被加热，或者试管2发热时，广口瓶1内空气膨胀，迫使U型玻璃管3内品红溶液出现液面差，所以此种结构用来验证实验中的发热现象。

试管2内装有蔗糖，试管2瓶口紧塞有一个双孔塞4。此试管2上的双孔塞4中分别插有分液漏斗6和一根玻璃导管13。分液漏斗6内装有98％的浓硫酸，该玻璃导管13出口端连接有以首尾相接方式顺次连接的第一检气装置9、洗气装置10和第二检气装置11。在本实施例中第一检气装置9、洗气装置10和第二检气装置11均选择采用双球U型玻璃管，三者之间通过橡胶管连接。

双球U型玻璃管的U型部用来容纳洗气或者验气的液体，当液体被推送或者倒吸到球体部分时，单位高度的液体体积显著增加，进而起到防倒吸、喷洒的功能。由于其结构简单、价格低廉、安装方便，故在本实施例中得到普遍的应用。显然本领域技术人员应当可以理解，在实际应用中也可以选择其它常见的洗气、验气装置，如普通U型玻璃管(采用U型玻璃管作为验气器皿时，需要注意控制其内溶液的剂量不要过大)、洗气瓶、图2所示的结构或图3的结构，图2或图3中洗气、验气装置的大体结构均由插有一长一短两根玻璃导管13的双孔塞5、以及一个双孔塞5封闭的容器(如试剂瓶、导管等)组成，通过长两根玻璃导管13将气体送入导管(试剂瓶)的液面下，经反应后的气体从短玻璃导管13中排出。

第一检气装置9内装有品红溶液，洗气装置10内装入酸性高锰酸钾溶液，第二检气装置11内装有澄清石灰水。

除上述实验所需的器皿外，教具还具有一个安装上述器皿的支撑结构。支撑结构包括底座12和背板7，底座12用来放置在一个平整的台面上，底座12上设置有两个固定安装广口瓶1的挡块，广口瓶1即被放置在底座12的两个挡块之间。背板7垂直安装在底座12上，上述的U型玻璃管3、分液漏斗6、背板7、第一检气装置9、洗气装置10、第二检气装置11和若干玻璃导管13则被固定在所述背板7上，其固定是通过自将铝片8局部覆盖在器皿上，并采用攻螺丝将铝片8两端固定在背板7上的方式。

结合上述实验教具的结构，以下将详细描述基于本实验教具的具体实验方法，由装配步骤和实验步骤两部组成，其中：

所述装配步骤不分先后进行如下步骤：

将一个紧塞有双孔塞4的广口瓶1瓶口向上固定在底座12上，其双孔塞4中插入一个玻璃导管13和一个试管2；

将连接所述广口瓶1的玻璃导管13连接U型玻璃管3，并在所述U型玻璃管3内装入品红溶液；

称取5g蔗糖，放入所述试管2中，并用双孔塞4塞入所述试管2的瓶口，在所述试管2的双孔塞4内插入分液漏斗6和一根玻璃导管13；

在所述分液漏斗6内装入98％的浓硫酸；

将连接所述试管2的玻璃导管13连接第一检气装置9，在所述第一检气装置9内装入品红溶液；

将所述第一检气装置9连接洗气装置10，在所述洗气装置10内装入酸性高锰酸钾溶液；

将所述洗气装置10连接第二检气装置11，在所述第二检气装置11内装入澄清石灰水；

将装有水的注射器5穿过所述试管2的双孔塞4伸入所述试管2内；

所述实验步骤包括如下顺序步骤：

推动所述注射器5在所述试管2内加入0.5ml水，并静置1分钟；

打开所述分液漏斗6，滴加5ml的浓硫酸。

此时可以观察到，试管2内蔗糖变黑，固体积极膨胀；

U型玻璃管3内液面出现液位差，显示试管2发热；

第一检气装置9内品红溶液和洗气装置10内酸性高锰酸钾溶液颜色褪去，第二检气装置11内石灰水变浑浊。

与现有技术相比，本实用新型实施例所提出的一种安全环保的用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置及一种硫酸脱水性的验证实验方法，具有如下优点：

将硫酸脱水性化学实验在封闭的实验器皿中进行，并对于最后的尾气进行洗气，酸性高锰酸钾溶液能完全吸收掉二氧化硫，石灰水吸收掉二氧化碳，无有害气体排出，对环境非常友好，实现了实验环保无污染，符合绿色化学的理念，有利于培养学生的环保意识和环保责任感；

所采用实验仪器均为中学实验室常见化学实验器皿，材料易得；

实验反应物用量减少，蔗糖5g、浓硫酸5ml即可，是原实验用量的1/4，而且采用此结构反应物用量可控、反应环境理想，操作方便，现象明显，效果好，能反复操作，而且可以保证实验成功率达到100％；

可对于实验反应产物和热效应及时验证，U型玻璃管3品红溶液液面的高低体现反应的热效应；第一检气装置9内品红溶液和洗气装置10内酸性高锰酸钾溶液颜色褪去，第二检气装置11内石灰水变浑浊，能很好验证反应产生的SO2、CO2等气体，大大地增强了实验的说服力和可信度。

本实用新型所属领域的一般技术人员可以理解，本实用新型以上实施例仅为本实用新型的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本实用新型权利要求技术方案的实施，都在本实用新型的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，同时上述实验教具不应理解为仅仅用作进行黑面包实验，其它通过两个反应物反应并发热、产生气体的实验，也可以采用直接利用本实施例中所描述的教具进行，或者对于实施例中所描述的教具进行相应的增减(如不需注水时，可取消注射器)后进行，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：包括注射器、广口瓶和试管，所述广口瓶通过其瓶口塞有的双孔塞的一个孔连通有U型玻璃管；所述试管穿越所述广口瓶上双孔塞的另一个孔插入所述广口瓶内，所述试管瓶口塞有的双孔塞中分别插有分液漏斗和一根玻璃导管，所述玻璃导管连接有至少一个洗气检气装置；所述注射器的针头穿越所述试管上双孔塞伸入所述试管内。

2.根据权利要求1所述的一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：所述试管内装有蔗糖，所述注射器内装有水，所述分液漏斗内装有浓硫酸。

3.根据权利要求1所述的一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：所述洗气检气装置为瓶口塞有插有两根玻璃导管的双孔塞的试管或试剂瓶、U型玻璃管、双球U型玻璃管或洗气瓶中的一种或几种。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：所述洗气检气装置的数量为三个，所述三个检气装置首尾相接并顺次装有品红溶液、酸性高锰酸钾溶液和澄清石灰水。

5.根据权利要求1所述的一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：所述U型玻璃管内装有具有颜色的液体。

6.根据权利要求1所述的一种用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置，其特征在于：所述用于验证浓硫酸脱水性质的演示装置还包括底座和垂直固定在所述底座上的背板，所述广口瓶固定置于所述底座上，所述U型玻璃管、所述分液漏斗以及所述洗气检气装置被固定在所述背板上。

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