U型管与化学实验

福建省厦门实验中学(361000) 邹 标

1 常见的U型管的种类

化学实验中常见的U型管主要有3种形式,如图1所示。在高考化学实验试题中,前两种U型管经常出现。

图1 U型管的种类

2 U型管在化学实验中的应用

2.1 作为电解装置

如图2所示,利用U型管作为电解饱和食盐水的装置。使用U型管可使两电极平行,不会因两电极接触而短路,气体产物易分开,易于分别收集,实验现象比较容易观察到。

图2 电解饱和食盐水

2.2 作为气体与固体反应器

用图3中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。A与分液漏斗为气体发生装置,产生CO2气体；B中为饱和NaHCO3溶液,除去CO2中的HCl气体；C中为过氧化钠固体,与CO2气体反应产生O2；D中为NaOH溶液,吸收未反应的CO2气体；F试管中收集产生的O2气体。把E中的导管移出水面,关闭分液漏斗活塞,用拇指堵住试管口,取出试管,将带火星的木条伸入试管口内,木条复燃,证明试管中收集的气体是氧气。在此使用U型管的作用是便于气体顺利通过,增大气体与固体的接触面积,使反应更完全。

图3 探究CO2与Na2O2反应

2.3 作为干燥器

如图4所示,氨与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜。A中为产生氨气的装置,2NH4Cl＋,B中的U型管内装有碱石灰,用于除去氨气中的水蒸气。C装置中发生氨气还原CuO反应,产生N2,D装置中冷却未反应完的氨气和水,E装置中收集产生的N2。此装置中,气体通过U型管中的干燥剂,气体与固体的接触面大,能使反应比较充分,保证了吸收效果,提高了吸收效率。

图4 氨气的制取与性质

2.4 尾气吸收装置

如图5所示,球形U型管可以用来设计易溶性气体的吸收装置,或有害气体的尾气吸收装置。使用此球形U型管吸收尾气,装置简单,操作方便,吸收效果好,还有利于观察实验现象。

图5 吸收尾气

2.5 作为冷凝装置

如图6所示,利用U型管设计气体冷凝装置,可冷凝SO3气体、N2O4气体、“煤的干馏”的馏出物等。将U型管设计为冷凝装置,安装方便,操作简单,观察方便。

图6 冷凝装置

2.6 作为制取装置

如图7所示,改进后的装置,可以收集并检验到氢气。利用U型管和塑料瓶、大头针等常见的物品,将课本中的实验进行了创新设计,解决了钠与水反应产生的氢气难收集的难题,将定性与定量实验相结合,给学生以启迪。

图7 钠与水反应

3 启迪与思考

U型管在实验中的作用有很多,但我们平时对它关注不够,没有去挖掘它强大的实验功能。作为化学教师,需要开动脑筋,与学生一起去研究、开发U型管在实验中的应用,师生一起体验化学的魅力。