福建省晉江市英林中學(xué)(362256) 楊 萍

化學(xué)是建立在實驗基礎(chǔ)上的自然學(xué)科?；瘜W(xué)實驗，是學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科的必須，也是大多數(shù)化學(xué)愛好者學(xué)習(xí)化學(xué)的動力。筆者發(fā)現(xiàn)，不論是在中學(xué)實驗過程中，還是在初中、高中各類化學(xué)試題中，抑或是初高中化學(xué)教材中，對于有毒氣體的除去，一般采用NaOH溶液吸收法除去實驗過程中產(chǎn)生的有毒氣體?？墒牵瑢嶒炇聦嵄砻鳎袝r候用NaOH溶液吸收有毒氣體，效果并不理想。比如：銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的NO有毒氣體。幾乎所有版本的中學(xué)化學(xué)教材都是用NaOH溶液吸收除去NO。但是，實驗事實證明NaOH溶液不吸收NO。福建省武平縣的藍偉文教師就此實驗，做了20多年的研究和改進。同樣，Cu與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的NO2氣體，只有剛開始產(chǎn)生的部分NO2氣體，通過導(dǎo)管進入NaOH溶液中被除去,之后產(chǎn)生的NO2氣體依然留在反應(yīng)容器里，最終還是排放到空氣中。

可見，怎樣除去實驗過程中產(chǎn)生的有毒氣體，依然是化學(xué)實驗教學(xué)的難點。而液封除毒集氣瓶的使用，能解決大部分實驗中產(chǎn)生的有毒氣體。本文筆者主要闡述用液封除毒集氣瓶做的幾個實驗。

1 液封除毒集氣瓶的構(gòu)造和除毒原理

液封除毒集氣瓶由長頸集氣瓶、開口瓶蓋、橡膠塞、燃燒匙、毛玻璃片5個部分組成。其中，長頸集氣瓶的瓶體，是特殊設(shè)計的。瓶口由一大一小兩部分組成，2個瓶口都朝上，大瓶口略微高于小瓶口，2個瓶口底部像花瓣那樣緊密連接在一起。2個瓶口連接的地方，是液封集氣瓶的“液封”核心部位，這個部位有2個作用。一是可以在這個地方加水或者其他液體，其目的是進行液封；二是放置開口瓶蓋。加水以后再放置開口瓶蓋，就起到了真正的液封效果。此外，對Cl2等有毒氣體的性質(zhì)實驗，可以直接在液封除毒集氣瓶里進行反應(yīng)。

在中學(xué)化學(xué)實驗室產(chǎn)生的大部分有毒氣體是可以溶解于水的。液封用水，恰好可以溶解這些氣體，起到了回收再利用的效果。如果產(chǎn)生了不溶于水的氣體，可以把水更換成為相對應(yīng)的其他溶劑或者相應(yīng)的除毒試劑。小瓶口是磨口瓶口，可以放毛玻璃片，以防止毒氣泄露。

2 液封除毒集氣瓶的使用方法和原則

采用液封除毒集氣瓶做實驗的最大好處是：實現(xiàn)了毒氣的回收利用。這不但讓化學(xué)資源利用價值最大化，而且不會污染環(huán)境，還讓師生的健康得到了保護。由于筆者對化學(xué)學(xué)科特別感興趣，常常利用課余時間去實驗室做化學(xué)實驗。在實驗中，筆者總結(jié)出來一些方法和經(jīng)驗，以供大家指正。

2.1 可以溶解于水的毒氣回收法：制成與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸

在初中化學(xué)教材中，有空氣的組成成分的實驗探究。在上海教育出版社出版的教材中，此實驗的方法是：把紅磷放置在銅燃燒匙中，插入橡皮塞的一側(cè)，橡皮塞的另一側(cè)由導(dǎo)管連接，通入到裝有水的燒杯中(實驗裝置見教材13頁)。點燃紅磷以后，馬上伸入帶有刻度的集氣瓶中。等到集氣瓶中的氧氣消耗完畢以后，大氣壓就把燒杯中的水壓進集氣瓶里，集氣瓶里的水大約占總體積的1/5，從而證明了空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%。這種實驗方法的缺點是：實驗中產(chǎn)生的五氧化二磷固體小顆粒有可能溢出集氣瓶擴散到空氣中，會對做實驗的教師和前排學(xué)生的身體健康產(chǎn)生危害。圖1和圖2即是紅磷在液封除毒集氣瓶中燃燒的實驗。圖中可見五氧化二磷固體小顆粒沒有外溢出來。

為了現(xiàn)象更加明顯，筆者在實驗中用了紅色墨水。此實驗事先要在導(dǎo)管中裝滿水，然后立即用止水夾夾緊，在大氣壓的作用下，導(dǎo)管內(nèi)的水流不出來。紅磷燃燒以后，反應(yīng)裝置內(nèi)的氣壓減少，打開止水夾，外界大氣壓才可以把水壓進液封除毒集氣瓶，且燒杯的位置要高于液封除毒集氣瓶的進口。所以，最后進入液封除毒集氣瓶中水的顏色比燒杯中水的顏色淺。

此實驗探究，如果改用液封除毒集氣瓶。即使揮發(fā)出來五氧化二磷固體小顆粒，也會被瓶口的水吸收，從而制成低濃度的磷酸。磷酸進一步與其他物質(zhì)反應(yīng)，制成磷肥。實驗過程中產(chǎn)生的有毒氣體幾乎被完全吸收了，不會再排放到空氣中。這個實驗，用液封除毒集氣瓶代替一般集氣瓶，橡皮塞上多打一個孔，再用導(dǎo)管通到水中即完成實驗裝置改進。

2.2 可以被氫氧化鈉(或其他溶劑)吸收的有毒氣體的回收原則

對于不溶解于水的有毒氣體，或者在水中溶解度不大的有毒氣體，中學(xué)化學(xué)實驗室基本上是采用濃的氫氧化鈉溶液吸收制成相應(yīng)的鈉鹽，進而解毒。比如金屬鈉在Cl2中的燃燒反應(yīng)，以及Cl2的其他性質(zhì)的實驗探究，直接在液封集氣瓶的瓶口放一定量的氫氧化鈉溶液即可。

這樣做的好處是，在實驗過程中，即使出現(xiàn)了Cl2的外溢，也會被瓶口的氫氧化鈉溶液吸收，生成的混合液是市場上銷售的漂白水。同時也讓師生學(xué)習(xí)了化工生產(chǎn)的一些反應(yīng)原理。當然，這只是化工流程的簡單原理。真正的化學(xué)工業(yè)流程復(fù)雜得多，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會產(chǎn)生一些疑問，如：化工場地的選擇、熱量的重復(fù)利用、環(huán)境的保護和水源的利用等諸多因素，這都是筆者以后探索的方向。

3 液封除毒集氣瓶在中學(xué)化學(xué)實驗中的應(yīng)用

制備新型的化學(xué)物質(zhì)過程中可能產(chǎn)生有害氣體。同樣，中學(xué)化學(xué)實驗室，也會產(chǎn)生有害氣體。怎樣防止這些氣體逸出？怎樣把這類氣體轉(zhuǎn)換成其他沒有毒性的物質(zhì)？

3.1 在氣體反應(yīng)物中的應(yīng)用

在初中化學(xué)教材中，氧氣的性質(zhì)是重點。在“氧氣的性質(zhì)”諸多實驗中，有氧氣和硫磺的反應(yīng)，生成了SO2有毒氣體。這個實驗如果在通風(fēng)櫥中，生成的少量SO2氣體會通過通風(fēng)櫥排放到空氣中。此刻，學(xué)生的心里一定有這樣的想法：這不是污染空氣了嗎？在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中，這樣的例子還有很多。NH3的性質(zhì)實驗、Cl2的性質(zhì)實驗等。這些氣體反應(yīng)物，都可以用液封除毒集氣瓶作反應(yīng)容器。

對生成SO2的反應(yīng)，如果用液封除毒集氣瓶作反應(yīng)容器，逸出的SO2氣體會被水吸收，瓶中的SO2氣體可以加水吸收制成亞硫酸,亞硫酸放置在空氣中，最終生成硫酸而回收利用。在實驗室中，硫酸的用量非常大。這樣不但節(jié)約了成本，而且不會污染環(huán)境。

3.2 在液體反應(yīng)物中的應(yīng)用

不論濃硝酸還是稀硝酸，都是強的氧化劑。高中化學(xué)教材中，主要是銅和濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體是NO氣體和NO2氣體。圖3所示的實驗后第二天的圖片。左邊的是銅和濃硝酸的反應(yīng)，生成了大量的紅棕色NO2氣體，NO2氣體溶解于反應(yīng)后的混合物中，混合液的顏色明顯加深。右邊的是銅和稀硝酸的反應(yīng)，由于集氣瓶中有空氣，空氣中的O2和NO反應(yīng)，生成了微量的NO2，被封在集氣瓶中。微量的NO2沒有溶解在反應(yīng)后的混合物中，混合液的顏色基本上是生成的硝酸銅的藍色。