CN215911087U - 一种白磷燃烧实验的演示装置 - Google Patents

Abstract

一种白磷燃烧实验的演示装置，包括底座、设于底座上中空透明的容器、设于容器内侧壁上相适配的活动组件、设于活动组件上的反应容器组件、设于容器外侧壁上的指示组件及由容器和活动组件围绕构成的腔体，反应容器组件上端设置在活动组件上，反应容器组件下端延伸到腔体内，指示组件带有长度指示刻度由容器的底部竖直向上延伸，通过设置带有长度刻度的指示组件便于教师在反应进行过程中通过讲解引导学生注意某一刻度相对应的腔体位置，使得学生更易准确观察到实验现象，提高教学效果。

Description

一种白磷燃烧实验的演示装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其是指一种白磷燃烧实验的演示装置。

背景技术

在中学化学教学活动研究燃烧条件的实验时，通常采用白磷在空气中燃烧进行演示，但是在这一实验过程中，白磷在开放环境中燃烧，产生的大量的白色（P₂O₅）烟雾弥漫在实验室里，有毒烟雾对师生的身体健康和环境均产生危害，因而需要加强该实验的装置改进工作。

在白磷燃烧后进行实验过程中也有一些对实验在密闭容器中进行反应的尝试，譬如白磷在锥形瓶中燃烧，但是放出的热使空气膨胀，因此瓶塞常被冲开，导至实验失败。

有时可以利用气球扎在带单孔的瓶塞上，可以防止以上所述现象的发生，但是该实验过程中也存在着实验过程麻烦，工艺复杂，实验内容单一等问题。

如何有效演示白磷燃烧与空气中的氧气含量具有比较复杂的工艺，特别是设计较为简单安全具有很好演示性的实验更为困难。且白磷的燃烧产生的产物具有的毒性与污染性，需要加强实验安全与防护。

中国实用新型专利（申请号200620168497.9，公开号：CN200987971Y）披露了一种简易的白磷燃烧实验装置,包括有一个锥形实验瓶,其特点是所述的锥形实验瓶内的底部设有一个凹形的铜片,铜片的凹形槽中放有白磷块,所述的锥形实验瓶的瓶口处设有带孔的瓶塞,导气管的一端通过该孔进入锥形实验瓶内,导气管的另一端设有气球,气球与导气管的连接处设有紧固加强筋。

实用新型内容

本实用新型提供一种白磷燃烧实验的演示装置，其主要目的在于克服教学过程中白磷燃烧实验演示困难的缺陷，提供一种能够安全、简单用于演示白磷燃烧反应特征的实验演示教学教具。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种白磷燃烧实验的演示装置，包括底座、设于所述底座上中空透明的容器、设于所述容器内侧壁上相适配的活动组件、设于所述活动组件上的反应容器组件、设于所述容器外侧壁上的指示组件及由所述容器和所述活动组件围绕构成的腔体，所述反应容器组件上端设置在所述活动组件上，所述反应容器组件下端延伸到所述腔体内，所述指示组件带有长度指示刻度由容器的底部竖直向上延伸。

进一步的，所述活动组件包括设于所述腔体顶部上的活塞、若干个设于所述腔体内用于支撑所述活塞的限位块及设于所述活塞上用于安装所述反应容器组件的活动旋钮及设于所述活塞上用于安装所述活动旋钮的安装孔，所述限位块底部设于所述容器内的底部上，所述限位块的顶部设置在所述活塞的底面上。

通过设置活塞的移动以平衡由于白磷燃烧放热引起的体积膨胀，

进一步的，所述活动旋钮的外侧面上设有螺纹或磨砂面可拆卸安装在所述安装孔上。

进一步的，所述反应容器组件包括燃烧勺、设于所述燃烧勺上向上延伸的勺柄及与所述燃烧勺相连接的点火器，所述燃烧勺设于所述腔体内，所述勺柄的顶端与所述活动旋钮相连接，所述点火器的点火端延伸到所述燃烧勺上，所述点火器的开关端设于所述活动旋钮上。

通过设置点火器的点火端延伸到所述燃烧勺上，点火器的开关端设于活动旋钮上，通过设置点火器对放置在燃烧勺上的反应物进行点火使得燃烧反应开始进行，使得点火操作更为安全。

进一步的，所述点火器为压电陶瓷点火器或电加热器。

进一步的，所述指示组件包括设于所述容器一侧壁上的阀门、设于所述阀门一端上的进液管及设于所述进液管入口端盛放有液体的液体容器，所述阀门的另一端与所述腔体相连通。

通过设置进液管入口端盛放有液体的液体容器，一方面在白磷燃烧反应结束后因为压强差使得液体容器内的液体通过进液管和阀门进入到腔体内，使得学生理解白磷燃烧反应结束后腔体内的压强进行变化，另一方面液体可用于实验结束后对容器内壁的清洗，一举两得。

进一步的，所述指示组件还包括一设于所述容器另一侧上带有所述长度指示刻度的刻度尺。

液体由进液管和阀门进入到腔体内再配合指示组件的指示刻度，观察到液体的液位，使得学生理解氧气占空气的体积比。

进一步的，所述容器内还设有位于所述腔体周沿外侧上的夹层空腔，设于所述夹层空腔内的受热体。

通过设置夹层空腔和设于夹层空腔内的受热体，调节腔体内的反应温度，从而加快实验进程。

进一步的，所述受热体为水或酒精或导热硅油。

燃烧勺为铜材料或陶瓷材料或玻璃材料或不锈钢材料制成。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于:

本实用新型结构简单、实用性强，通过设置带有通过设置透明的容器便于教学过程中学生观察容器内部腔体内发生的燃烧反应现象，指示组件带有长度指示刻度由容器的底部竖直向上延伸，通过设置带有长度刻度的指示组件便于教师在反应进行过程中通过讲解引导学生注意某一刻度相对应的腔体位置，使得学生更易准确观察到实验现象，提高教学效果。

该反应装置结构较为简单，可以实现燃烧反应的演示，具有简单、安全、可控等诸多优势，能够减轻老师的工作量并大幅度提高教学效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为实施例四的结构示意图。

图3为实施例五的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例一，参照图1，一种白磷燃烧实验的演示装置，如图2所示，包括有底座23、玻璃圆柱形腔体20、活塞13、活动旋钮14、阀门5、温度传感器16、直尺17、烧杯24、管道9、限位块19、阀门27、温度传感器套管12、白磷容器21、点火装置15、白磷15等构成。在本演示装置中白磷容器21、白磷211、点火装置15均固定在活动旋钮14上，其中活动旋钮14可以通过旋转从活塞13上取出。将白磷置入白磷容器21后通过点火装置15点火燃烧，燃烧后出现大量白烟在密闭容器（该密闭容器为玻璃圆柱形腔体20）内，温度升高，压力上升，活塞13在压力作用下向上滑动。温度下降后活塞13下落，活塞13被限位器19限位，压力低于大气压，后打开连接管道的阀门，烧杯24内的水在压力作用下进入密闭容器，测量进入容器内水的体积，可以估算空气中氧气的含量。其中白磷通过将活动旋钮14取下后将白磷置入白磷容器21内再将旋钮安装完好。

点火装置可以为电加热装置，压电陶瓷点火装置等。

活动旋钮是通过旋转将活动旋钮固定在活塞上。

活塞的材质可以为无机非金属材料、金属材料，也可以为高分子材料及天然材料等。

白磷容器、白磷、点火装置固定在活动旋钮上，活动旋钮通过螺纹或者磨砂等形式固定在活塞上。

白磷容器可以为玻璃材质，不锈钢材质，陶瓷材质等耐高温惰性材质。

玻璃圆柱形腔体可以为单层玻璃腔体，也可以为双层腔体；玻璃的材质可以为无机玻璃：硅酸盐玻璃，硼酸盐玻璃等透明无机玻璃材质，或者为有机透明材质，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚砜等有机高分子透明材料；其中双层腔体内可以通入液体或者蒸汽进行加热或者冷却。

在本实施例中，演示装置利用点火装置点燃白磷，白磷燃烧后气体受热膨胀，将活塞向上运动，气体冷却后活塞向下运动，活塞限位块限制活塞进一步下落，将一侧的阀门打开后水在大气压力的作用下进入玻璃圆柱形腔体，通过进入玻璃腔体的水的体积可以大致判断空气中氧的含量。反应结束后通过下方的阀门将反应后的液体排出，以便于下一次的反应。

本演示装置通过密闭的反应体系实现白磷的燃烧与空气中氧气比例的初步判断。该演示装置可以利用活塞的移动以平衡由于白磷燃烧放热引起的体积膨胀，并可以通过设计反应腔体为双层玻璃后填充液体进行反应体系温度的控制，加快实验进程，并通过水的进入初步判断空气中氧气的含量。该实验装置可以将反应置于密闭体系内，且可以通过活塞的移动平衡热引发的体积膨胀，在反应结束后通过加入水进行反应体系的清洗，方便下一次的实验进行。该演示装置结构较为简单，可以实现燃烧反应的演示，具有简单、安全、可控等诸多优势，能够减轻老师的工作量并大幅度提高教学效果。

实施例二，本实施例二与实施例一的不同之处在于：参照图1，一种白磷燃烧实验的演示装置，包括有底座23、双层玻璃圆柱形腔体20、活塞13、活动旋钮14、阀门5、温度传感器16、直尺17、烧杯24、管道9、限位块19、阀门27、温度传感器套管12、白磷容器21、点火装置15、白磷15等构成。实验装置中白磷容器21、白磷、点火装置15均固定在活动旋钮14上，其中活动旋钮14可以通过旋转从活塞13上取出。将白磷置入白磷容器21后通过点火装置15点火燃烧，燃烧后出现大量白烟在密闭容器内，温度升高，压力上升，活塞13在压力作用下向上滑动。在双层玻璃圆柱形腔体内部通入冷却液体进行气体冷却，温度下降后活塞13下落，活塞13被限位器19限位，压力低于大气压，后打开连接管道的阀门，烧杯24内的水在压力作用下进入密闭容器，测量进入容器内水的体积，可以估算空气中氧气的含量。其中白磷通过将活动旋钮14取下后将白磷置入白磷容器21内再将旋钮安装完好。

该双层圆柱形玻璃腔体夹层内液体或蒸汽可以为水，水蒸气，酒精，导热硅油，氨气等气体或者液体。

玻璃圆柱形腔体玻璃圆柱形腔体可以为单层玻璃腔体，也可以为双层腔体；玻璃的材质可以为无机玻璃：硅酸盐玻璃，硼酸盐玻璃等透明无机玻璃材质，或者为有机透明材质，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚砜等有机高分子透明材料；其中双层腔体内可以通入液体或者蒸汽进行加热或者冷却，其它结构与实施例一及实施例二相似，在此就不再赘述。

实施例三，本实施例三与实施例一的不同之处在于：参照图1，一种白磷燃烧实验的演示装置，包括有底座23、玻璃圆柱形腔体20、活塞13、阀门27、白磷211、温度传感器16、直尺17、烧杯24、管道9、限位块19、阀门27、温度传感器套管161、白磷容器21、点火装置15等构成。在本演示装置中白磷容器21、白磷211、点火装置15、温度传感器套管161均固定在活塞13上。将白磷置入白磷容器21后通过点火装置15点火燃烧，燃烧后出现大量白烟在密闭容器（该密封容器为玻璃圆柱形腔体20）内，使得玻璃圆柱形腔体20内温度升高，压力上升，活塞13在压力作用下向上滑动。温度下降后活塞13下落，活塞13被限位器19限位，压力低于大气压，后打开连接管道的阀门，烧杯24内的水在压力作用下进入密闭容器（该密封容器为玻璃圆柱形腔体20），测量进入容器内水的体积，可以估算空气中氧气的含量。其中白磷通过将活塞13取下后将白磷置入白磷容器21内再将活塞13安装完好，其它结构与实施例一、实施例二及实施例三相似，在此就不再赘述。

将白磷置入白磷容器后通过点火装置点火燃烧，燃烧后出现大量白烟在密闭容器内，温度升高，压力上升，活塞在压力作用下向上滑动。温度下降后活塞下落，活塞被限位器限位，压力低于大气压，后打开连接管道的阀门，烧杯内的水在压力作用下进入密闭容器，测量进入容器内水的体积，可以估算空气中氧气的含量。该反应装置将整个燃烧过程封闭在密闭空间，减小空气污染，实验过程操作简单，安全可靠，同时具有很好的演示性。

实施例四，本实施例四与实施例一、实施例二、实施例三的不同之处在于：参照图3，一种白磷燃烧实验的演示装置，包括有底座23、玻璃圆柱形腔体20、活塞13、阀门27、白磷211、温度传感器16、直尺17、温度传感器套管161、白磷容器21、点火装置15等构成。实验装置中白磷容器21、白磷、点火装置15、温度传感器套管均固定在活塞13上。将白磷置入白磷容器21后通过点火装置15点火燃烧，燃烧后出现大量白烟在密闭容器内，温度升高，压力上升，活塞13在压力作用下向上滑动。温度下降后活塞13下落，根据活塞13下落的高度，可以估算空气中氧气的含量。其中白磷通过将活塞13取下后将白磷置入白磷容器21内再将活塞13安装完好。

实施例五，本实施例五与实施例一、实施例二、实施例三及实施例四的不同之处在于：参照图2，一种白磷燃烧实验的演示装置，包括底座23、设于底座23上中空透明的容器4、设于容器4内侧壁上相适配的活动组件2、设于活动组件2上的反应容器组件3、设于容器4外侧壁上的指示组件5及由容器4和活动组件2围绕构成的腔体20，反应容器组件3上端设置在活动组件2上，反应容器组件3下端延伸到腔体20内，指示组件5带有长度指示刻度18由容器4的底部竖直向上延伸。

容器4可以为玻璃圆柱形腔体玻璃圆柱形腔体具体的为单层玻璃腔体，玻璃的材质可以为无机玻璃，硅酸盐玻璃，硼酸盐玻璃等透明无机玻璃材质，或者为有机透明材质，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚砜等有机高分子透明材料。

活动组件2包括设于腔体20顶部上的活塞13、若干个设于腔体20内用于支撑活塞13的限位块19及设于活塞13上用于安装反应容器组件3的活动旋钮14、设于活塞13上用于安装活动旋钮14的安装孔、安装在活塞13上的温度传感器16，限位块19底部设于容器4内的底部上，限位块19的顶部设置在活塞13的底面上。

温度传感器16可以是探针式温度计或水银温度计。

活塞的材质可以为无机非金属材料、金属材料，也可以为高分子材料及天然材料等。

活动旋钮14的外侧面上设有螺纹或磨砂面可拆卸安装在安装孔上，活动旋钮是通过旋转将活动旋钮固定在活塞上。

反应容器组件3包括燃烧勺21、设于燃烧勺21上向上延伸的勺柄28及与燃烧勺21相连接的点火器，燃烧勺21设于腔体20内，勺柄28的顶端与活动旋钮14相连接，点火器的点火端15延伸到燃烧勺21上，点火器的开关端12设于活动旋钮14上。

燃烧勺21可以为铜材料或陶瓷材料或玻璃材料或不锈钢材料或其它惰性材料制成。

点火器为压电陶瓷点火器或电加热器。

指示组件5包括设于容器4一侧壁上的阀门27、设于阀门27一端上的进液管26、设于进液管26入口端盛放有液体25的液体容器24及一设于容器4另一侧上带有长度指示刻度18的刻度尺17，阀门27的另一端与腔体20相连通，该液体25为水，液体容器24为有刻度的烧杯24。

本演示装置的使用方法：

步骤1、将白磷放置在燃烧勺上，调节点火器的点火端与白磷相适配位置；

步骤2、操作活动旋钮固定在活塞上，操作点火器的点火开关触发点火使得白磷燃烧；

步骤3、燃烧后出现大量白烟在腔体内，温度升高，压力上升，活塞在压力作用下向上滑动，系统冷却至室温后活塞下降，通过活塞下降的高度或者压力将外界的水吸入腔体内的体积配合指示组件引导学生初步计算空气中的含氧量。

另外的也可在容器4的底部设置一排水阀22便于实验结束后的排水。

另外的容器4可以为双层腔体其中双层腔体内可以通入液体或者蒸汽进行加热或者冷却；还设有位于腔体周沿外侧上的夹层空腔29，设于夹层空腔29内的受热体。

受热体为液体或气体，液体为水或酒精或导热硅油，其为可通过受热间接调节腔体内的温度的液体，气体可以是氨气，其它结构与实施例一、实施例二、实施例三及实施例四相似，在此就不再赘述。

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

Claims (10)

1.一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：包括底座、设于所述底座上中空透明的容器、设于所述容器内侧壁上相适配的活动组件、设于所述活动组件上的反应容器组件、设于所述容器外侧壁上的指示组件及由所述容器和所述活动组件围绕构成的腔体，所述反应容器组件上端设置在所述活动组件上，所述反应容器组件下端延伸到所述腔体内，所述指示组件带有长度指示刻度由容器的底部竖直向上延伸。

2.如权利要求1所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述活动组件包括设于所述腔体顶部上的活塞、若干个设于所述腔体内用于支撑所述活塞的限位块及设于所述活塞上用于安装所述反应容器组件的活动旋钮及设于所述活塞上用于安装所述活动旋钮的安装孔，所述限位块底部设于所述容器内的底部上，所述限位块的顶部设置在所述活塞的底面上。

3.如权利要求2所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述活动旋钮的外侧面上设有螺纹或磨砂面可拆卸安装在所述安装孔上。

4.如权利要求2所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述反应容器组件包括燃烧勺、设于所述燃烧勺上向上延伸的勺柄及与所述燃烧勺相连接的点火器，所述燃烧勺设于所述腔体内，所述勺柄的顶端与所述活动旋钮相连接，所述点火器的点火端延伸到所述燃烧勺上，所述点火器的开关端设于所述活动旋钮上。

5.如权利要求4所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述点火器为压电陶瓷点火器或电加热器。

6.如权利要求1所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述指示组件包括设于所述容器一侧壁上的阀门、设于所述阀门一端上的进液管及设于所述进液管入口端盛放有液体的液体容器，所述阀门的另一端与所述腔体相连通。

7.如权利要求1所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述指示组件还包括一设于所述容器另一侧上带有所述长度指示刻度的刻度尺。

8.如权利要求1所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述容器内还设有位于所述腔体周沿外侧上的夹层空腔，设于所述夹层空腔内的受热体。

9.如权利要求8所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：所述受热体为水或酒精或导热硅油。

10.如权利要求1所述一种白磷燃烧实验的演示装置，其特征在于：燃烧勺为铜材料或陶瓷材料或玻璃材料或不锈钢材料制成。

Images