一氧化碳制取及檢驗(yàn)的聯(lián)合裝置

在實(shí)驗(yàn)室里制取一氧化碳的方法，一般用蟻酸（即甲酸）滴加到熱濃硫酸中制取，也可以將草酸（即乙二酸）晶體和濃硫酸一起共熱來(lái)制取。反應(yīng)式是：在后一反應(yīng)中，由于混合氣體中含有CO₂，需通過(guò)堿石灰或固體氫氧化鈉吸收掉CO₂，才可以制取得較純的CO。

以上這兩種方法對(duì)于初中同學(xué)來(lái)說(shuō)是比較生疏的，因?yàn)樗麄儗?duì)于有機(jī)物的知識(shí)很缺乏，所以課本中避開了CO的制法，而無(wú)法滿足學(xué)生的求知要求。另一方面，有些農(nóng)村中學(xué)的化學(xué)老師對(duì)一氧化碳的制取也不太熟悉，實(shí)驗(yàn)室中對(duì)蟻酸、草酸的儲(chǔ)存也相當(dāng)?shù)夭黄毡椤２簧倮蠋煂?duì)一氧化碳的制取、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，由于怕一氧化碳的毒性望而生畏，不敢做這一實(shí)驗(yàn)。富陽(yáng)教師進(jìn)修學(xué)校的朱銀福老師曾在備課時(shí)表演過(guò)用電熱法使CO₂通過(guò)灼熱的炭層制取CO，效果很好。另外還用了一種將氧氣通入有火星的木炭層，使部分木炭灼熱，在繼續(xù)不斷通入有限氧氣過(guò)程中，產(chǎn)生一氧化碳的方法。后一種方法比較簡(jiǎn)單，而且與同學(xué)的生活實(shí)際有密切聯(lián)系。同學(xué)們對(duì)家里煤爐的煤層上方經(jīng)常有藍(lán)色火焰出現(xiàn)是非常熟悉的。這實(shí)際上是工業(yè)上的發(fā)生爐煤氣。工業(yè)上使限量空氣（這點(diǎn)很重要）通過(guò)灼熱碳層可以得到體積比為1（CO）∶2（N₂）的混合氣體（其中還含有少量O₂、H₂、CH4、CO₂等）。其反應(yīng)原理表示如下：

C＋O₂═══CO₂＋熱

CO₂＋C═══2CO－熱

發(fā)生爐煤氣的反應(yīng)，總的來(lái)說(shuō)是放熱反應(yīng)。只要控制好氧氣的通量，就可以保持一氧化碳?xì)獬掷m(xù)不斷地產(chǎn)生。

回蘭溪教研胡延沂老師進(jìn)行了改裝?，F(xiàn)將裝置繪制如下，并將有關(guān)操作方法作一說(shuō)明。

①對(duì)通入限量氧氣，采用塑料氣囊的方法。即用普通的食品袋，將袋口束緊，中間夾扎一套有椽皮管的玻璃導(dǎo)管（用棉線扎緊使之不漏氣）。通進(jìn)氧氣前，先用手將袋內(nèi)的空氣壓光，然后就可以將氧氣通入。用高錳酸鉀、氯酸鉀（1∶1）的混合物加熱制得，一般15克左右的混合物加熱后制取一袋氧氣是不成問(wèn)題的。氧氣收集完畢后，可在氧氣囊前的導(dǎo)管留下橡皮導(dǎo)管15cm左右，用止液夾夾緊待用。用時(shí)只要接上導(dǎo)管，用手掌輕輕下壓，即可將氣囊內(nèi)的氧氣壓出。用這個(gè)方法也可以收集氫氣，并將它壓入有色的氫氣球中，制成氫氣球，以及貯存其他氣體。

這個(gè)方法所用的材料簡(jiǎn)單易得，售價(jià)便宜，極易制作，是很理想的簡(jiǎn)易“儲(chǔ)氣瓶”。

②采用石英管作為一氧化碳?xì)獍l(fā)生管，因?yàn)橹迫∫谎趸紩r(shí)，木炭在濃度較高的氧氣中燃燒已白熱化，會(huì)使一般的玻管軟化，起泡甚至穿孔，至使實(shí)驗(yàn)失敗。采用石英管則可耐2000℃以上的高溫，完全可以經(jīng)受住炭燃燒所達(dá)到的1000℃左右的高溫。

為防止木炭屑塞住出氣管口，可先用耐高溫的硅酸鹽纖維輕輕塞在出氣導(dǎo)管口處，防管口被塞。

具體操作是這樣的，先在酒精燈上將一小粒黃豆大小的木炭加熱至紅熱，迅速放在石英管內(nèi)的木炭層上，（以谷粒大小的炭粒為宜，并應(yīng)盡量填實(shí)，石英管上部只留4～5cm空隙）。塞好導(dǎo)氣管塞，接上氧氣瓷導(dǎo)管，用手掌輕輕壓入氧氣，打開止液夾（1）。這一系列操作要熟練，有條不紊。當(dāng)壓入氧氣后，一小粒紅熱的炭，就象紅色的種子，發(fā)出耀眼的光，同時(shí)使周圍的炭粒也迅速燃燒。不到一分鐘，就可以在通過(guò)堿石灰后的導(dǎo)氣管出口處點(diǎn)燃，可看見(jiàn)淡藍(lán)色的火焰，火焰約長(zhǎng)3～5cm，非常明顯。

這里，點(diǎn)火管不可用細(xì)玻璃管，也不要用尖嘴管，因?yàn)闅饬鞒鰜?lái)不可能均勻，從細(xì)尖的導(dǎo)管出來(lái)斷斷續(xù)續(xù)，很容易熄滅，有時(shí)候還可能把尖嘴管燒熔，使出氣管口堵塞。在圖中也表明了，這是一個(gè)比較粗的玻管，也可以用銅質(zhì)或鐵質(zhì)的金屬導(dǎo)管，內(nèi)徑可以在0．8cm左右。粗導(dǎo)管點(diǎn)燃?xì)怏w可以得到較穩(wěn)定的火焰。

點(diǎn)燃時(shí)，因連通的容器內(nèi)部還有少量空氣，可能產(chǎn)生爆炸，所以不要一通入氧氣就點(diǎn)燃，待半分鐘以后，導(dǎo)出管口有少量白煙沖出時(shí)，再點(diǎn)燃，這樣，安全度就更大了。

氧氣的流量以使炭燃燒發(fā)生白熾光即可，氣流不宜過(guò)大。氣流太小則炭只發(fā)生紅熱，一氧化碳量極少。

③還原氧化銅的裝置中，要先打開止液夾（2），夾緊止液夾（1）。通一會(huì)兒CO后，在CuO處加熱，從止液夾（2）處導(dǎo)出的氣體，雖然是一氧化碳還原氧化銅后的氣體，通過(guò)澄清石灰水后又吸收掉二氧化碳，但仍有過(guò)量的一氧化碳沒(méi)有反應(yīng)，所以仍舊可以點(diǎn)燃。當(dāng)然，黑色氧化銅可以還原成為紫紅色的銅。

這套裝置，可以反復(fù)應(yīng)用，一管木炭可供兩個(gè)班演示所用，所消耗的是木炭（每次不到20克），還有就是實(shí)驗(yàn)室中常規(guī)制取氧氣的藥品——高錳酸鉀和氯酸鉀其他如少量黑色的氧化銅，澄清的石灰水，這是做一氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)所必需的，實(shí)驗(yàn)裝置中的瓷管可從泥三角上拆下。