排空氣法

排空氣法也是收集氣體的一種方法 排空氣法是用於不與空氣中成分反應的氣體、密度與空氣比較懸殊的氣體（如H2、CO2） 向上排空氣法用於氣體密度比空氣大 向下排空氣法用於氣體密度比空氣小 注意的是，需要將出氣管或進氣管插於瓶內底部，排空氣法不適合於有毒有害氣體。（如二氧化硫） 下面的圖片也很重要 向上排空氣法（相對分子質量大於空氣的，即>29） 可以制氧氣 二氧化碳 向下排空氣法（相對分子質量小於空氣，即<

基本介紹

• 中文名：排空氣法
• 外文名：Air discharge method
• 用途： 可以制氧氣、制氫氣
• 實驗器材：集氣瓶，雙孔膠塞，導管等

摘要

本文通過對一次性注射器的簡單加工，經過多次實驗的對比，選擇合適的指示劑，使得用排空氣法收集有害氣體時不容易泄漏，裝置微型化，符合綠色化學的新理念。

關鍵字

排空氣法；注射器；指示劑

中學化學教材重點介紹的14種常見氣體中有7種有害氣體（SO2、NO2等 註：co2不是有害氣體）只能用排空氣法進行收集，而傳統的排空氣法是敞口的，容易造成泄漏。雖然這類實驗都要求在通風櫥里進行，但很多偏遠地區的中學往往無專門的實驗室，對當地中學教師在此類實驗教學中造成了極大的不便。為此，我們利用人們熟悉的醫用注射器對排空氣法的收集裝置進行改進。注射器具有密封性好，有上下可移動的活塞，能經受較高的溫度，耐腐蝕等優特點。我們利用這些特性，將注射器運用到排空氣法收集氣體的裝置上，有效地防止了有害氣體的泄漏，減少了大氣污染。

裝置設計

實驗器材

集氣瓶，雙孔膠塞（與集氣瓶配套），導管，一次性注射器

裝置的製作

用燒紅的鐵釘在注射器的上方鑽一小孔，用銼刀將小孔的周邊銼平，使注射器的活塞上下移動不受影響。如圖1把整個裝置安裝好。

操作原理

本裝置適用於一切排空氣法收集氣體的實驗（向下排空氣法將圖1倒過來使用即可）。實驗開始前，必須根據氣體的性質找到合適的指示劑，可以是濕潤的試紙或者沾某種指示溶液的棉花團（棉花團必須儘量擰乾），將指示劑置於圖1所示的位置，有時氣體自身的顏色也可以作為一種指示劑。實驗時，待收集的氣體通過長導管進入集氣瓶中，空氣會通過短導管進入注射器，指示劑不變色，之後從注射器上的排氣孔排出。當待收集的氣體充滿整個集氣瓶而進入注射器時，指示劑會變色，這時只要把注射器的活塞向下移到小孔以下，整個裝置便變為密封裝置，防止了氣體的泄漏。

具體運用

針對在中學化學教材中重點介紹的14種常見氣體中有7種有害氣體必須通過排空氣法進行收集，我們利用該裝置對這7種氣體進行了收集並根據每種氣體的性質採用不同的指示劑進行實驗對比，分別找出適合這7種氣體的指示劑。

P.S:在做實驗室要注意有害氣體的尾氣處理，一半有尾氣點燃，通入Ca（OH）2等，HCL（氯化氫）可通入水中得到鹽酸，鹽酸可在利用。

指示劑種類

7種實驗氣體：

向上排空氣法：CO2、SO2、NO2 、HCl、H2S 、Cl2；

向下排空氣法：NH3

指示劑種類

試紙類：藍色石蕊試紙，紅色石蕊試紙，KI澱粉試紙；

棉花團類：品紅溶液，CuSO4溶液，高錳酸鉀溶液，酚酞溶液；

氣體顏色類

結果及分析

二氧化碳CO2

常用檢驗二氧化碳的方法：能使燃著的木條熄滅或能使澄清石灰水變渾濁。但這兩種方法的本文的裝置中用不上。所以實驗時，我們根據CO2的酸性選用藍色石蕊試紙做指示劑。藍色石蕊試紙由藍變紅現象很明顯，可以作為CO2收集的指示劑。

硫化氫H2S

常用檢驗硫化氫的方法比較多，實驗時，我們只選用了CuSO4溶液，高錳酸鉀溶液，藍色石蕊試紙三種指示劑，所得結果如表1所示：

指示劑	CuSO4溶液	高錳酸鉀溶液	藍色石蕊試紙
現象	藍黑	紫棕無	藍紅
效果	明顯	不明顯	明顯

表1

實驗結論：CuSO4溶液和藍色石蕊試紙均可作為H2S收集的指示劑，而高錳酸鉀由於顏色的很深，在褪色的時候有一個漸變的過程，不能很好的判斷，所以不能作為H2S收集指示劑。

二氧化硫SO2

實驗時，選用品紅溶液，藍色石蕊試紙兩種作指示劑，所得結果如表2所示：

指示劑	品紅溶液	藍色石蕊試紙
現象	褪色	藍紅
效果	不明顯	明顯

表2

實驗結論：由於品紅在實驗過程中褪色十分緩慢，不能在這裡作為指示劑，只能選用藍色石蕊試紙。

氯氣Cl2

實驗時，選用氣體顏色，品紅，藍色石蕊試紙，KI澱粉試紙四種指示劑，所得結果如表3所示：

指示劑	氣體顏色	品紅溶液	藍色石蕊試紙	KI澱粉試紙
現象	黃綠色	褪色	褪色	淺藍深藍褪色
效果	不明顯	明顯	明顯	明顯

表3

實驗結論：雖然氯氣本身具有黃綠色，但在濃度很稀的時候不容易被察覺，不能作為收集氯氣時的指示劑。而氯氣溶於水後可以使有色物質褪色，而且褪色的效果很好，速度快，很明顯，顏色越深越容易看出。所以，本實驗選用的其它三種指示劑均可作為收集氯氣時的指示劑。

二氧化氮NO2

實驗時，選用氣體顏色，藍色石蕊試紙兩種指示劑，

指示劑	氣體顏色	藍色石蕊試紙
現象	紅棕色	藍紅
效果	明顯	明顯

表4

實驗結論：二氧化氮是紅棕色的氣體，流入注射器時現象很明顯，同時也可以使藍色的石蕊試紙變紅，因此本實驗所選用的兩種指示劑均可作為二氧化氮收集的指示劑。

氯化氫HCl

適合本裝置用來檢驗氯化氫的指示劑並不多，實驗時只選用了藍色石蕊試紙作為指示劑，由藍變紅的現象很明顯，可以作為實驗時的指示劑。

氨氣NH3

氨氣是一種鹼性氣體，所以實驗時選用了紅色石蕊試紙，酚酞兩種指示劑，所得結果如表5所示：

指示劑	紅色石蕊試紙	酚酞
現象	紅藍	無藍
效果	明顯	明顯

表5

實驗結論：氨氣的溶解度很大，所以作用在此類實驗的指示劑上，效果十分明顯，以上提供的兩種均可作為實驗收集時的指示劑。

結論

一次性注射器在生活中很容易找到，如果能夠巧妙的運用，完全可以成為中學化學實驗課堂上理想的教具。本文就是通過對一次性注射器的簡單加工，設計了一套適用於中學化學排空氣法收集氣體的裝置，而且利用該裝置對中學化學實驗中7種只能用排空氣法收集的有害氣體做了實驗研究，分別為每種氣體找到了一種以上合適的指示劑。指示劑所選材料也是中學化學實驗室常見的藥品，能夠為中學教師提供一個很好的參考。本裝置取材容易，製作簡單，操作也十分容易，只要找到合適的指示劑，便能對一切排空氣法收集的氣體進行實驗，有效地防止了有害氣體對大氣的污染，值得推廣。