在制取氧气的实验完成后,要先移出导气管再熄灭酒精灯,否则水将倒吸入试管中导致试管破裂.但是该实验在实验过程中,当试管受热不匀时,水也可能倒吸入试管中导致试管破裂.也就是说实验过程中和实验完成后都有可能发生倒吸现象,本文主要来探讨在实验过程中的倒吸现象。1、产生倒吸现象的原理
实验过程中的倒吸现象大致可分为两类:一类是在需要加热来制取气体(并且涉及到气体要通过某液体或者用排水法收集气体)的实验中,若加热不均匀就产生倒吸现象,如制取氧气、氯气、乙烯等.另一类是制取一些极易溶于水的气体时的尾气处理中,如在实验室用制取氯化氢气体的实验中,用于尾气处理的水会被倒吸入集气瓶中,还有制取氨气等.
产生倒吸的原理是因为试管内的压强小于外界的大气压强,水在大气压的作用下进入试管(以上图1为例).试管内的压强减小有两种可能的原因:其一是试管受热不均匀,使试管内的气体的温度忽高忽低地发生变化,导致气体压强也跟随着发生变化 ,在压强减少的时候发生了倒吸现象;其二如氨气、氯化氢类在水中的溶解度太大,以致于气体产生的速度小于气体溶解的速度,使得试管中气体的压强小于外界大气压,进而发生倒吸现象。
2、防止倒吸现象的几种装置设计
根据产生倒吸现象的原因和原理,我们可以设计一些装置来避免液体倒流至上一级的反应器中.以氯化氢的尾气吸收装置来防止倒吸为例,根据装置的作用原理的不同,分为以下四种:重力回流式,隔离式,平衡压强式 ,贮液式 (安全瓶式).
2.1 重力回流式
如图2,用一个倒置的漏斗和烧杯组成装置,漏斗边缘正好接触水面.当氯化氢进入漏斗溶解于水后,造成漏斗内气体压强降低,烧杯内的水被压入到漏斗内,漏斗内的液面上升,烧杯内的液面下降,由于漏斗的容积比较大,漏斗内上升的水的较多,从而使烧杯中的水与漏斗内水面脱离接触 ,空气进入漏斗中,弥补压强的减小,而此时倒置的漏斗中的水就在重力的作用下,又回流到烧杯中,避免了液体倒吸至上一级的反应器.类似的还有其他的一些装置如图3、图4、图 5等等.
再来看一种,如图 6,U形管内水面刚好与U形管底部上管面接触,起到液封的作用.如果左边通人氯化氢气体,由于氯化氢易溶于水,左边压强减小使水面上升,右边液面下降 ,使 U形管底部上管面与水面脱离接触,空气进入U形管左侧 ,弥补左侧的压强的减小,水在重力的作用下流下来 ,重新