三种常见量气装置的使用

陕西 赵 维

三种常见量气装置的使用

陕西 赵 维

在高中化学实验中，量气装置是一套非常重要的实验装置。近几年的高考理综化学试卷中，也频频出现与量气装置使用有关的试题。因此，对量气装置的考查，自然而然就是高考化学实验考查的热点。本文就重点来分析三种常见量气装置的使用方法，总结使用时的操作要点，并通过具体的高考题来进行运用，希望对同学们的高考复习有所帮助。

一、吃透原理 掌握操作

量气装置，顾名思义，就是用来测量气体体积的装置。根据测量方法的不同，可将其分为直接测量装置和间接测量装置。直接测量装置就是直接测量收集气体体积的装置。间接测量装置是通过测量气体排出液体的体积进而来确定气体体积的装置。值得注意的是，这里的液体不一定是水，但必须满足：气体在其中难溶或不溶。

下图所示是我们最常见的三种量气装置。①②属于直接测量装置，③是间接测量装置。接下来，一个一个分析认识。

图①是直接测量装置，使用时先在量筒内注满液体，将其倒扣在水槽中，水槽中的液体与量筒内一致，气体在其中难溶或不溶。反应开始后，产生的气体沿着导管进入量筒中，应从导管口放出第一个气泡开始收集，气体将量筒内的液体排出，直至不再产生气体为止。最后，通过量筒内的读数便可知气体的体积。因为气体的体积受温度和压强的影响，所以，在读数时，一定要保证反应前后气体的温度和压强一致，这样，读出的数才准确。归纳为“一冷二平”。所谓“一冷”，即：读数时装置必须冷却至室温，保证反应前后温度一致。所谓“二平”，即：调整量筒高度，使量筒内外液面持平，做到第一“平”；读数时，视线与量筒内液体凹液面最低处相平，做到第二“平”。

图②是另外一种直接测量装置。左边是量气管，接气体发生装置，其上有刻度；右边是水准管，两管之间用橡胶软管连接。使用前，先向量气管内注入液体，上下移动水准管，使两管液面相平，视线与量气管内液体凹液面相平，记下读数。反应结束后，一定要让装置冷却至室温。再次移动水准管，使两边液面又一次相平，视线与量气管中液体凹液面相平，记下读数。两次读数之差即为所测气体体积。读数时，同样满足“一冷二平”。但此装置以为在起始和结束均进行了调平与读书，所以“二平”使用了两次。

图③是一种最常用的间接量气装置，由集气瓶、导管和量筒组成。通过测量排出液体的体积得到气体的体积。使用前，先在集气瓶内注满液体，气体流向为短管进长管处，长管接近瓶底，保证气体能将集气瓶中的液体压入量筒中，液体体积即为气体体积。读数之前一定要将装置冷却至室温，移动量筒调平集气瓶与量筒中的液面，再进行读数，此装置在读数时也应满足“一冷二平”。在使用图③装置量气时，若实验操作步骤均正确，但读数依然比实际气体体积小，会是什么原因造成的呢？通过观察装置，我们便不难得出答案：因为集气瓶内被排出的液体并未全部进入量筒中，一部分填充在集气瓶与量筒之间的导管中，从而导致读数偏小。

二、典例剖析 学以致用

【例1】实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2，反应因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸浓度，丁同学提出实验方案：与足量Zn反应，测定生成H2体积。装置如下图所示（夹持器具已经略去）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐渐减小，直至不变，气体体积逐次减小的原因是__________________________________。

（排除仪器和实验操作的因素）

【解析】本题考查量气装置中的第②种。在读数时，一定要将反应体系冷却至室温，保证在同温条件下去读数。因为Zn与HCl反应是放热反应，温度高，气体积大，温度降低，气体体积便会缩小，所以在气体冷却过程中，体积逐渐减小。

【答案】装置内气体尚未冷却至室温。

【例2】某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的酸性不同的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如下图所示：

1．以下是读取量筒内水的体积时，包括的几个步骤：①使乙、丙中液面相平；②将装置冷却至室温；③读取量筒内水的体积。正确的顺序是________。

2．读取量筒内水的体积时，若丙中液面高于乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是__________________________。

【解析】此装置属于间接量气装置，是文中的第③种。读数时，满足“一冷二平”。先将装置冷却至室温，再调整丙量筒使乙丙中液面相平，然后，视线与量筒内液体凹液面最低处相平进行读数。在调节液面相平时，若丙中液面高于乙中液面，则应下移丙量筒，使乙丙中液面相平。

【答案】1．②①③

2．下移丙

（作者单位：陕西省渭南高级中学）