[实用新型]一种新型氢气实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学、实验工具，更具体地说，涉及一种新型的氢气发生、收集、点燃的实验装置。

背景技术

氢气是世界上已知的密度最小的气体，只有空气的1/14，具有可燃性，遇火可爆炸，主要用作还原剂。氢气的制取和收集是初中化学中一个重要的演示实验和学生实验，现行各版本的教材中所介绍的各种实验装置，几种比较常规的实验装置包括：

1、启普发生器

验室制取氢气通常在启普发生器里进行.启普发生器是由一位叫启普(Kipp，1808-1864)的荷兰人发明的.这种气体发生器由三部分组成，即球形漏斗、双球形容器和带活塞的玻璃导管等构成，化学反应式：Zn+2HCl＝H2↑+ZnCl2。

先拔去连接导气管的胶塞，小心地把锌粒装入中球.然后塞紧胶塞，把活塞打开，将稀硫酸或盐酸从球形漏斗倒入，注入酸后，酸先充满下球斗，继而上升到中球，并跟锌粒接触，发生反应，产生氢气，经导管并通过活塞放出；不用时，关闭活塞，氢气不能放出。中球内的氢气压强增大，把酸压入下半球，再沿长颈上升到球形漏斗里，使锌粒跟酸脱离接触，反应停止。

启普发生器是中学课堂里氢气制取最常用的试验设备，其主要的缺点是：1)酸液用量大，空气气味重；2)设备价值高；3)点火过程经常让学生害怕，要用火柴、火机或点燃的纸条凑到容器口，经常会“砰”的一声燃烧，导致很多女生不敢点燃氢气；4)集气麻烦，主要采取排水集气法和向下排空气法。

2、启普发生器的简易装置

实验用品包括锥形瓶、分液漏斗、带橡皮塞的导管、集气瓶、水槽、大试管、长颈漏斗、铁架台和锌稀硫酸。

实验步骤：按图装配好仪器并检验气密性，氢气密度比空气小可以用向下排空气法收集。氢气难溶于水也可以用排水法收集。在锥形瓶中加入少量锌粒分液漏斗中注入适量稀硫酸。旋开活塞滴入稀硫酸。锌粒表面出现大量气泡用向下排空气法或排水法收集一瓶氢气集满后盖上玻璃片倒放在桌上。氢气密度比空气小集满空气的集气瓶要倒立放置。

虽然这种简易做法可以降低仪器的购买费用，但是所需零件多，操作麻烦，而且同样没有解决启普发生器实验过程中的各种不利因素。

制作氢气的方法，要安全无毒、简易方便，最好小孩也可以做。而现有的氢气实验装置，有的用酸量较多，不节约，有的气体收集率不高，特别是不能解决由于稀酸的挥发和残留废酸而造成的环境污染。为保证产生氢气的速率，金属最好用粗锌等中性活泼金属，以形成原电池，酸最好用非氧化性强酸，例如稀硫酸或盐酸等。

发明内容

基于以上方法缺点，本发明选用了简易、安全、可机械控制、耗费酸液极少的氢气实验装置。

该装置包括酸容器1、锌容器2、压缩弹簧3、气嘴4；所述锌容器底部有小孔，所述压缩弹簧套在锌容器外，所述气嘴安装在锌容器上部开口处。

具体的说，所述的酸容器1是一支10毫升注射器的针管，下端针头安装处封闭；所述的锌容器2是一支5毫升注射器的针管，切除针头安装处的短管，在针头安装处附近的底面和/或侧面开小孔；所述的气嘴4包括5毫升注射器的橡胶活塞和一个打火机的气嘴，橡胶活塞轴向开中心通孔，打火机气嘴紧密安装在通孔中，构成气体通道。

本发明还包括一个氢气收集、点燃、爆气装置，包括集气管5、电子打火装置6。所述的集气管5是一支5毫升的注射器针管，所述的电子打火装置6是打火机的电子打火装置。集气管5的注射器针头端安装有一个轴向开有中心通孔的注射器橡胶活塞7。集气管5内壁包有铝片。

本发明具有以下优点：

1、本发明使用日常生活中常见的简易材料，实现了以往需要专用器材才能完成的实验操作。

2、氢气气体发生装置可以随意控制产生气体，气体发生过程完全受控。

3、气体检验装置与发生装置连体，电子打火，避免手动点火可能发生的灼伤等风险；

4、操作简单、洗涤方便、实际用量少；酸液使用量仅为常规装置的1/4～1/5。

5、废弃注射器用品处处可找，废物再利用，经济。

6、用弹簧代实现人工机械控制，方便快捷；

7、此装置用酸量可以自如控制，反应速率快慢也可以自如控制，且可以随时更换废液，既减少了废液对所加新酸浓度的影响，又大大减少了废液排放对环境的污染。

8、发生装置微型化，气室总容量不超过5ml，初次收集时，即使一点空气不排出，点燃的混合气体总量在32ml以上均在氢气爆炸极限以内，不会发生危险。