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 本刊论文 |
| U形管应用小结 |
| 作者：张艳 时间：2016/08/02 点击：620 |
U形管作为一个小型的实验用具，在化学实验教学过程中有很多用途，其经过少许合理、精巧的改装后组成的实验装置轻便简捷，操作方便，不但节省实验药品，有效减少有毒有害气体对环境的污染，而且促进了学生的创新精神和探究性学习的发展，充分体现了现代教学中提倡的微型实验、绿色实验的理念。笔者就U形管在化学实验中的使用归纳小结，以飨读者。
1.SO2的性质实验
1.1操作步骤及现象
向盛有15g的Na2SO3粉末的250ML广口瓶上加上橡胶塞，胶塞上安有装有15%的稀H2SO4的10ML注射器、装有H2O的20ML注射器和一个单孔导管，单孔导管分别于四个U形管依次串联，管内分别装有紫色石蕊试液、黄色的溴水、紫色的KMnO4溶液、无色的Na2S溶液，并分别在第一个和第二个U形管壁上贴一个干燥的品红试纸和一个湿润的品红试纸，在第四个U形管右侧管口处系上一个用于平衡气压的气球。
首先将稀H2SO4注入广口瓶中，反应产生的气体依次通过各个U形管，可见干品红试纸不褪色，紫色石蕊试液变红色，湿品红试纸褪色，黄色的溴水褪色、紫色的KMnO4溶液褪色、无色的Na2S溶液中有黄色浑浊出现，U形管内的气泡也依次从左向右使尾部的气球膨胀变大；这证明了SO2性质中的酸性、漂白性、还原性和氧化性。然后将另一个注射器内的H2O加入反应后的广口瓶中，可见U形管内的气泡又依次从右至左运动，尾部的气球逐渐变瘪，说明SO2易溶于水的性质。最后取下贴有湿润品红试纸的U形管，将试纸端在酒精灯上微微加热，褪为白色的品红试纸又返回红色。
1.2装置特点
该实验设计安全、科学、操作简单，实验现象明显，装置环保，而且实验过程中颜色的变化、气体的流动，充分激发了学生的好奇心，增强了实验的趣味性，把SO2的制取及各个性质在同一个仪器中进行对比和展示，教学效果非常好。
此套装置还可以用于Cl2、H2S、C2H2、NO2的气体制取及一些漂白性和还原性或溶解性实验小论文。
2.氢氧燃料电池
2.1操作步骤及现象
在管口Φ40的U形管的两端各插入一根较粗的多孔疏松的石墨电极初中物理论文，内装KOH电解质溶液，在电极两端通上电源，电解KOH溶液产生的H2和O2分别富集于两电极棒上，疏松多孔的的碳棒可以吸附大量的气体，通电约2—3min后，将一个安有1.5V小灯泡的灯座连在电极上，碳棒吸附的H2和O2形成氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能使小灯泡发亮时间维持30S左右。
2.2装置特点
U形管在原电池和电解池中的应用比较广泛，可以做电解饱和食盐水、铜的精炼、电镀等，也可以做铜锌原电池；用U形管来进行氢氧燃料电池的实验不但可以简化教材中的实验装置，而且实现电能和化学能之间的相互转化，便于课堂讲授和开发知识点，一举两得。
3.铜和硝酸反应
3.1操作步骤及现象
将一不等高的U形管短端安上橡胶塞，胶塞上打孔插入一个旋塞和一个玻璃燃烧匙，将U形管内装满硝酸，燃烧匙内加入铜片。反应开始产生的气体聚集于U形管的短端处，当气体量超过燃烧匙的下端时，可以实现固液分离，此时不但可以观察到气体的颜色，还可以经旋塞排放进行气体性质的检验。
3.2装置特点
本装置类似一个简易的启普发生器，优点是密封性好，操作简单，可以随时制备气体和进行性质检验，如制取的H2可以在玻璃旋塞上点燃观察淡蓝色火焰，制备的无色的NO经旋塞排出后接触空气变成了红棕色的NO2.
此教具可用于Cu、Fe与浓、稀硝酸反应制取NO2和NO气体，Cu与浓硫酸反应制SO2、大理石和稀盐酸制CO2、锌粒和稀盐酸制H2、CaC2和饱和食盐水制C2H2、金属Na和H2O的反应等固液不加热制气实验。
4.气体除杂
U形管兼具干燥管和洗气瓶的功能，让气体通过加有试剂的U形管可以实现气体的检验和除杂。如气体通过无水CuSO4来检验水蒸气，如通过浓硫酸除去酸性气体中的水蒸气，通过CaO除去碱性气体中的水蒸气等等。
此外，U形管常用于做Fe（OH）3胶体的电泳实验，改进喷泉实验装置[1]，可以用U形管设计Na2O2与CO2反应的简易实验装置，将U形管插入冰水,可以将通来的气体迅速冷却，比对U形管两侧液面的相对高低可以检验装置的气密性等等。 |
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