巧用注射器檢查裝置的氣密性

長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院(434022) 胡琳莉

湖北省仙桃市第二中學(xué)(433000) 袁克勤 饒志權(quán)

1 教學(xué)背景

人民教育出版社義務(wù)教育化學(xué)教科書(shū)上冊(cè)第22頁(yè)用了如圖1所示的方法來(lái)檢查裝置的氣密性。用此方法檢查裝置的氣密性，操作簡(jiǎn)便、現(xiàn)象也比較明顯。但是當(dāng)氣溫較高(等于或高于人體體溫)時(shí)，導(dǎo)氣管口很難看到有氣泡冒出。特別是每年9月份剛開(kāi)學(xué)時(shí)，正處于夏秋之交，天氣還十分炎熱，此時(shí)用這種方法來(lái)檢查裝置的氣密性，導(dǎo)氣管尾端很長(zhǎng)時(shí)間都沒(méi)有氣泡出現(xiàn)，往往引起師生的誤解。

圖1 教材裝置

2 教材實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

我們通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用注射器來(lái)檢查裝置的氣密性，效果會(huì)更好。按圖2所示連接好儀器，將注射器活塞拉至中間位置，向前推動(dòng)或向后拉動(dòng)注射器活塞，然后松開(kāi)手，注射器的活塞會(huì)自動(dòng)回到原來(lái)的位置，說(shuō)明裝置的氣密性良好，否則說(shuō)明氣密性不好。

圖2 用注射器來(lái)檢查裝置的氣密性

在外力的作用下，注射器的活塞會(huì)對(duì)試管與注射器內(nèi)封閉的一段氣體產(chǎn)生壓強(qiáng)差。當(dāng)用力推動(dòng)注射器活塞時(shí)，裝置內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)大于外界大氣壓強(qiáng)(P1>P0)，松開(kāi)手后，注射器的活塞會(huì)自動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)，回到原來(lái)的位置(P1′=P0)，此時(shí)說(shuō)明裝置的氣密性良好；如果不能自動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)或不能回到原來(lái)的位置，則說(shuō)明氣密性不好。當(dāng)用力向右拉動(dòng)注射器活塞時(shí)，裝置內(nèi)封閉的氣體的壓強(qiáng)小于外界大氣壓強(qiáng)(P2

本裝置的優(yōu)點(diǎn)：由于整個(gè)裝置中的氣體始終處于密閉的狀態(tài)，現(xiàn)象明顯，且學(xué)生容易理解，又避免了因氣溫太高而出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)失敗。

本裝置的缺點(diǎn)：由于注射的外套筒與注射器的活塞之間有一定的摩擦力，在檢查裝置氣密性的過(guò)程中，活塞很難回到原來(lái)的位置(即不能與原刻度線完全重合)。

為了克服該缺點(diǎn)，通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)用玻璃質(zhì)注射器比普通的一次性注射器效果要好，而且能夠重復(fù)使用，既避免浪費(fèi)，又減少了污染，因此在實(shí)驗(yàn)操作中建議使用玻璃注射器。

3 注射器用于檢查其他實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的探究

注射器還可以用于檢查其他比較復(fù)雜裝置的氣密性。如帶有長(zhǎng)頸漏斗的固體和液體不加熱型裝置與帶有長(zhǎng)頸漏斗的固體和液體加熱型裝置(見(jiàn)圖3)。

圖3 用注射器檢驗(yàn)帶有長(zhǎng)頸漏斗裝置的氣密性

檢查裝配有雙孔橡膠塞和長(zhǎng)頸漏斗的裝置氣密性的方法：

(1)按圖3(a)所示連接好儀器，事先向錐形瓶或燒瓶中注入水，使長(zhǎng)頸漏斗下端浸沒(méi)在液面之下，將注射器活塞拉至中間位置，向前推動(dòng)注射器活塞，長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面上升形成一段液柱，當(dāng)注射器的活塞不動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面的高度不變，說(shuō)明裝置的氣密性良好；如果長(zhǎng)頸漏斗中先出現(xiàn)一段液柱，在注射器活塞不動(dòng)的前提下，液面不斷下降，則說(shuō)明裝置氣密性不好，裝置漏氣。

(2)按圖3(a)所示連接好儀器，將注射器活塞推至零刻度處，向后勻速拉動(dòng)注射器活塞，如果長(zhǎng)頸漏斗下端出現(xiàn)勻速的氣泡，則說(shuō)明裝置氣密性較好。

如果要檢查圖3(b)所示裝置的氣密性，可以參照?qǐng)D2的方法進(jìn)行，但在實(shí)驗(yàn)前要先做好分液漏斗的驗(yàn)漏，將分液漏斗的斗體與斗蓋上的小孔錯(cuò)開(kāi)，并關(guān)閉分液漏斗的活塞，確保分液漏斗不漏液，再檢查裝置的氣密性。

4 小結(jié)

在檢查裝置的氣密性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過(guò)提供不同類型的實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生利用日常生活中常見(jiàn)的注射器來(lái)檢查裝置的氣密性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)、解釋與討論，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。