一氧化碳制取及检验的联合装置

一氧化碳制取及检验的联合装置

在实验室里制取一氧化碳的方法，一般用蚁酸（即甲酸）滴加到热浓硫酸中制取，也可以将草酸（即乙二酸）晶体和浓硫酸一起共热来制取。反应式是：在后一反应中，由于混合气体中含有CO₂，需通过碱石灰或固体氢氧化钠吸收掉CO₂，才可以制取得较纯的CO。

以上这两种方法对于初中同学来说是比较生疏的，因为他们对于有机物的知识很缺乏，所以课本中避开了CO的制法，而无法满足学生的求知要求。另一方面，有些农村中学的化学老师对一氧化碳的制取也不太熟悉，实验室中对蚁酸、草酸的储存也相当地不普遍。不少老师对一氧化碳的制取、性质实验，由于怕一氧化碳的毒性望而生畏，不敢做这一实验。富阳教师进修学校的朱银福老师曾在备课时表演过用电热法使CO₂通过灼热的炭层制取CO，效果很好。另外还用了一种将氧气通入有火星的木炭层，使部分木炭灼热，在继续不断通入有限氧气过程中，产生一氧化碳的方法。后一种方法比较简单，而且与同学的生活实际有密切联系。同学们对家里煤炉的煤层上方经常有蓝色火焰出现是非常熟悉的。这实际上是工业上的发生炉煤气。工业上使限量空气（这点很重要）通过灼热碳层可以得到体积比为1（CO）∶2（N₂）的混合气体（其中还含有少量O₂、H₂、CH4、CO₂等）。其反应原理表示如下：

C＋O₂═══CO₂＋热

CO₂＋C═══2CO－热

发生炉煤气的反应，总的来说是放热反应。只要控制好氧气的通量，就可以保持一氧化碳气持续不断地产生。

回兰溪教研胡延沂老师进行了改装。现将装置绘制如下，并将有关操作方法作一说明。

①对通入限量氧气，采用塑料气囊的方法。即用普通的食品袋，将袋口束紧，中间夹扎一套有椽皮管的玻璃导管（用棉线扎紧使之不漏气）。通进氧气前，先用手将袋内的空气压光，然后就可以将氧气通入。用高锰酸钾、氯酸钾（1∶1）的混合物加热制得，一般15克左右的混合物加热后制取一袋氧气是不成问题的。氧气收集完毕后，可在氧气囊前的导管留下橡皮导管15cm左右，用止液夹夹紧待用。用时只要接上导管，用手掌轻轻下压，即可将气囊内的氧气压出。用这个方法也可以收集氢气，并将它压入有色的氢气球中，制成氢气球，以及贮存其他气体。

这个方法所用的材料简单易得，售价便宜，极易制作，是很理想的简易“储气瓶”。

②采用石英管作为一氧化碳气发生管，因为制取一氧化碳时，木炭在浓度较高的氧气中燃烧已白热化，会使一般的玻管软化，起泡甚至穿孔，至使实验失败。采用石英管则可耐2000℃以上的高温，完全可以经受住炭燃烧所达到的1000℃左右的高温。

为防止木炭屑塞住出气管口，可先用耐高温的硅酸盐纤维轻轻塞在出气导管口处，防管口被塞。

具体操作是这样的，先在酒精灯上将一小粒黄豆大小的木炭加热至红热，迅速放在石英管内的木炭层上，（以谷粒大小的炭粒为宜，并应尽量填实，石英管上部只留4～5cm空隙）。塞好导气管塞，接上氧气瓷导管，用手掌轻轻压入氧气，打开止液夹（1）。这一系列操作要熟练，有条不紊。当压入氧气后，一小粒红热的炭，就象红色的种子，发出耀眼的光，同时使周围的炭粒也迅速燃烧。不到一分钟，就可以在通过碱石灰后的导气管出口处点燃，可看见淡蓝色的火焰，火焰约长3～5cm，非常明显。

这里，点火管不可用细玻璃管，也不要用尖嘴管，因为气流出来不可能均匀，从细尖的导管出来断断续续，很容易熄灭，有时候还可能把尖嘴管烧熔，使出气管口堵塞。在图中也表明了，这是一个比较粗的玻管，也可以用铜质或铁质的金属导管，内径可以在0．8cm左右。粗导管点燃气体可以得到较稳定的火焰。

点燃时，因连通的容器内部还有少量空气，可能产生爆炸，所以不要一通入氧气就点燃，待半分钟以后，导出管口有少量白烟冲出时，再点燃，这样，安全度就更大了。

氧气的流量以使炭燃烧发生白炽光即可，气流不宜过大。气流太小则炭只发生红热，一氧化碳量极少。

③还原氧化铜的装置中，要先打开止液夹（2），夹紧止液夹（1）。通一会儿CO后，在CuO处加热，从止液夹（2）处导出的气体，虽然是一氧化碳还原氧化铜后的气体，通过澄清石灰水后又吸收掉二氧化碳，但仍有过量的一氧化碳没有反应，所以仍旧可以点燃。当然，黑色氧化铜可以还原成为紫红色的铜。

这套装置，可以反复应用，一管木炭可供两个班演示所用，所消耗的是木炭（每次不到20克），还有就是实验室中常规制取氧气的药品——高锰酸钾和氯酸钾其他如少量黑色的氧化铜，澄清的石灰水，这是做一氧化碳性质实验所必需的，实验装置中的瓷管可从泥三角上拆下。