巧用洗气装置改进两实验

巧用洗气装置改进两实验

肖文中

湖南省洞口县第九中学肖文中

一个广口瓶、一个双孔塞及两个直角导管就可组成如图1的洗气装置。混有杂质的气体从a口进入，通过瓶内能吸收其杂质的相应液体，从b口排出，就能净化该气体。设想，若图1容器中装满水，从b口进入气体，即可收集难溶于水的气体（排水法）。再设想，若图1容器中预装部分水（设A%体积水），从b口通入某气体（难溶于水）至刚好排尽水，密封a、b口，那么，瓶内混合气体（该气体与瓶内空气）中含该气体的体积百分数即为A%。由此可见，利用洗气瓶可将某难溶于水的气体与空气定量混合。因此，笔者巧用洗气瓶很成功地改进了如下实验。

一、验证可燃性气体已知的“爆炸极限”

下面以氢气的爆炸极限（4%~74.2%）为例进行验证。

1．将图1洗气瓶装置的橡皮塞插入一个电子点火枪，同时将玻璃广口瓶改为容积为250mL的塑料瓶，并在瓶上确定氢气爆炸极限的两个刻度线（如图2）。

①往塑料瓶中倒入10mL水（即占瓶内容积的4%），记下瓶内水与空气界面刻度线，标记为A。

②往塑料瓶中倒入185.5mL（即占容积的74.2%），水与空气的界面标记为B。

2．集气点火验证氢气爆炸极限

①使塑料瓶内水略低于刻度线A，从b口通入氢气至刚好排尽水，密封a、b口，此时氢气在瓶内混合气中所占体积百分数小于4%，充分混合后扣动电子枪点火未发生爆炸现象。

②使塑料瓶内水在A、B刻度线之间，通氢气排水，即氢气在瓶内混合气中所占体积百分数在4%～74.2%之间，此时点火，砰然爆炸。

③与上同样操作方法，使氢气体积百分数大于74.2%，点火即无爆炸现象发生。

上述关于氢气已知“爆炸极限”的验证既简单，又安全，且富有说服力。下面进一步探讨某可燃性气体未知“爆炸极限”的测定方法。

二、研制可燃性气体未知“爆炸极限”测定器

将图2装置中250mL塑料瓶容积10等分（即先注入25mL水，其界面处记刻度线10%，再每增加25mL水，刻度线数据则增加10%，直到该瓶容积10等分）。便制得可燃性气体“爆炸极限”测定器（如图3）。

以测定甲烷的“爆炸极限”为例，操作方法如下：

1．使塑料瓶内装10%体积水，从b口通入甲烷至刚好排完水，密封a、b口，即甲烷在混合气中占10%体积，充分混合后点火，砰然爆炸，即初步测得甲烷爆炸低限≤10%。

2．使瓶内装20%体积水，通入甲烷排水，甲烷在混合气中占20%体积，点火后未发生爆炸，即初步测得甲烷爆炸高限＜20%。

3．上述已初步测得甲烷爆炸低限≤10%，10%刻度处能容25mL水，逐减2.5mL水（即1%体积水），分别使瓶内存22.5mL水、20mL水……，分别通气排水，使甲烷在瓶内混合气中占体积百分数分别为9%、8%……，并分别点火测试，结果测得甲烷爆炸低限为5%。同样操作原理测得甲烷爆炸高限为15%。故综合测得甲烷的爆炸极限为5%～15%（精确到1%）。

图3可燃性气体“爆炸极限”测定器更是初三教材中氢气爆鸣实验的最佳演示器。其操作方法十分简单：塑料瓶中装入约半瓶水，从b口通入氢气至刚好排尽水，密封a、b口，充分混合后对着安全方向，扣枪点火，砰然爆炸，并弹射塑料瓶。安全可靠，趣味性强，且实验成功率达100%。

三、注意事项

1．用图3装置测定某可燃性气体未知“爆炸极限”时，最好使用储气装置提供该气源，以便定量掌控、平缓通气排水。

2．图3装置可不标体积百分比刻度线，用量筒量取相应体积百分比的水倒入即可。

3．该装置关键是确保塑料瓶口特别是点火枪口处气密性。