有毒气体的制取与处理的实验研究

说明：该论文2001年曾参加杭州青少年科技创新论文比赛指导教师：俞建锋有毒气体的制取与处理的实验研究杭州市余杭第二高级中学高二（6）班沈小芬盛晓晶环境问题与资源、人口问题已被国际公认为是影响21世纪可持续发展的三大关键问题。在我国环境问题已成为制约我国经济与社会发展进一步提高的重大因素。提高公民的环境保护意识迫在眉睫，而在我们的化学教科书上，有很多化学实验能够产生污染，特别是有些有毒气体的制备上，有很多不足的地方。我们通过对这一系列有毒气体的研究之后认为，控制有毒气体的制备，使该类实验设计更趋于合理化，主要应从以下几个方向着手。一、在实验用量上，在保证实验现象明显的前提下，药品的用量尽可能的少，使产生的污染减少，同时实验成本降低。方案1、H2S气体的制备原理：FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑实验步骤：①在多用滴管中间切开一个口子，加入少量FeS固体；②用胶带纸将多用滴管的切口沾上，如图③用多用滴管吸入适量的稀盐酸，产生气体④在多用滴管的头上插上点火尖嘴，点燃H2S⑤当需要反应停止时，只要将盐酸挤出或吸入NaOH溶液即可。其它的性质实验也可以很好完成。方案2在感冒通片的药板的孔穴中加入一颗FeS，用眼药水瓶自制的滴瓶滴加3滴稀硫酸，在药板上面盖上一张醋酸铅试纸，实验现象非常明显。二、在实验发生装置的设计上，尽可能使反应发生在一个封闭体系中，保证产生的有毒气体不会外逸。方案3、SO2气体的制备原理：Na2SO3+H2SO4（浓）==Na2SO4+SO2↑+H2O实验步骤：先往针管里放入用铝箔包好的Na2SO3固体，（铝箔上刺些小孔）再用针筒吸入少量浓硫酸使之反应，随着反应过程中气体的产生，活塞向上移动，液体向下排出。此装置有利于很多气体的制备。三、为了有效控制气体的产生，设计时应注意考虑气体发生装置中能否有效控制其发生与停止，这也是能否有效控制有毒气体污染的途径。如前面方案1可以控制；方案2就不可以控制；方案3就是间接利用了启普发生器的原理设计而成，也可以有效地得到控制。说明：该论文2001年曾参加杭州青少年科技创新论文比赛指导教师：俞建锋方案4、简易启普发生器原理：FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑实验步骤：①选用经过处理的医用挂盐水的导管，（带液量调节器）原液体调节器现作为气体进出开关。②采用方案1的办法放进块状固体FeS，在放之前在底部放进少量石棉③用医用注射器注入稀盐酸，反应开始进行。④需要反应停止时只需关闭气体出口，这时稀盐酸被压入右边的管中。需要继续反应时，打开液体控制器即可。四、在化学实验设计上采用封闭系统反应可以有效控制有毒气体对大气的污染，但是最终在实验设计上也因考虑处理存在于封闭系统中在有毒气体，以消除潜在的危险。为了证明浓硫酸于KBr反应生成产物不是HBr，设计以下方案，反应在密闭体系中进行，但是最后有Br2生成，必须对其进行处理，我们设计的方案如下：方案5原理：2KBr+2H2SO4==K2SO4+Br2+SO2↑+2H2O2NaOH+Br2==NaBrO+NaBr+H2O实验步骤：实验组装如图所示，①用针筒2将浓硫酸注入青霉素瓶，观察现象②反应后产生的溴蒸气可以通过注射器1注入NaOH溶液消除Br2蒸气污染。21世纪化学的发展方向是绿色化学，这就要求化学实验也要以一种不损害环境不对环境造成污染的方式进行。因此，在实验器材的选用，实验方案的设计等方面有大量的工作还可以做。这有待于我们和其他所有同学的不断的努力和刻苦钻研才能有所收获。