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啓普發生器

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啓普發生器(Kipp's apparatus)是一種氣體發生器,又稱啓氏氣體發生器或氫氣發生器。它常被用於固體顆粒和液體反應的實驗中以製取氣體。典型的實驗就是利用稀硫酸和鋅粒製取氫氣。它是荷蘭科學家皮特魯斯·傑克巴斯·啓普(Petrus Jacobus Kipp,1808~1864)發明,並以他的姓名命名的。
中文名
啓普發生器
外文名
Kipp's apparatus
別    名
啓氏氣體發生器
發明者
皮特魯斯·傑克巴斯·啓普

啓普發生器注意事項

1.使用前要檢查裝置氣密性,排盡空氣後再收集氣體;
2.使用啓普發生器製備氫氣,應遠離火源;
3.移動啓普發生器時,要握住球形容器的蜂腰處,千萬不可單手握住球形漏斗,以免底座脱落造成事故。
4.不能用於制乙炔。因為:
a.反應會產生糊狀物Ca(OH)2,即氫氧化鈣,堵住支管口;
b.碳化鈣(CaC2)與水反應較劇烈,難以控制反應速率;
c.反應會放出大量熱量,若操作不當,會炸裂啓普發生器;
5.向啓普發生器中添加固體時,需用橡膠塞將球形漏斗口塞緊,然後取下容器上的橡膠塞加入固體。液體需要更換時,也應塞緊漏斗口,然後拔下容器底部的液體出口塞,使廢液緩緩流出,塞上液體出口塞後,再從球形漏斗口注液。移動啓普發生器時,應握住容器的球體,切不可只握球形漏斗,否則會使之與容器脱離,造成漏液或損壞容器;
6.啓普發生器不能進行加熱,也不能用於強烈的放熱反應和劇烈放出氣體的反應;
7.必須是塊狀固體和液體,不加熱製取難溶於水(或微溶於水)的氣體的反應,方可使用。
8.添加液體以剛好浸沒固體為宜。

啓普發生器簡介

啓普發生器是一種實驗室常用的氣體發生裝置,是最普通、應用最廣的化玻儀器之一。由荷蘭科學家啓普(Petrus Jacobus Kipp,1808~1864)發明,並以他的姓命名。它用普通玻璃製成。它由球形漏斗、容器和導氣管三部分組成。適用於塊狀固體(不可用於粉末藥品)液體在常温下反應制取氣體,如氫氣硫化氫等。

啓普發生器使用方法

啓普發生器使用注意事項

塊狀固體在反應中很快溶解或變成粉末時,不能使用啓普發生器。
如果生成氣體難溶於反應液,可以使用啓普發生器。如二氧化碳可溶於,但難溶於鹽酸;故用石灰石與鹽酸反應制二氧化碳時可用啓普發生器。 [1] 
注意:啓普發生器不能用於加熱

啓普發生器氣密性檢查

使用前應先檢查裝置的氣密性。方法:開啓導氣管上的旋塞,向球形漏斗中加水。當水充滿容器下部的半球體時,關閉旋塞。繼續加水,使水上升到長頸漏斗中。靜置片刻,若水面不下降,則説明裝置氣密性良好,反之則説明裝置漏氣。漏氣處可能是容器上氣體出口處的橡皮塞、導氣管上的旋塞或長頸漏斗與容器接觸的磨口處。如漏氣,應塞緊橡皮塞或在磨口處塗上一薄層凡士林。具體操作:[固體試劑由容器上的氣體出口加入,加固體前應在容器的球體中加入一定量的玻璃棉或放入橡膠墊圈,以防固體掉入半球體中(加固體的量不得超過球體容積的1/3);液體試劑從球形漏斗口注入,注液方法與上述注水方法相同(液體的量以反應時剛剛浸沒固體,液麪不高過導氣管的橡膠塞為宜)]
使用時,打開導氣管上的旋塞(使容器內氣壓與外界大氣壓相等),球形漏斗中的液體進入容器與固體反應,氣體的流速可用旋塞調節。停止使用時,關閉旋塞,容器中的氣體壓強增大(因為容器中的反應仍在進行,仍有氣體生成),將液體壓回球形漏斗,使容器中液體液麪降低,與固體脱離,反應停止。為保證安全,可在球形漏斗口加安全漏斗,防止氣體壓力過大時炸裂容器。
啓普發生器 啓普發生器
特點:符合“隨開隨用、隨關隨停”的原則。能節約藥品,控制反應的發生和停止,可隨時向裝置中添加液體藥品。

啓普發生器規格

容量/ml
底直徑/mm
中球直徑/mm
上球直徑/mm
全高/mm
容量/ml
底直徑/mm
中球直徑/mm
上球直徑/mm
全高/mm
250
120
82
90
314
1000
175
130
140
450
500
145
98
110
360
2000
210
160
170
580

啓普發生器發明者

啓普發生器的發明人叫啓普,是荷蘭人,他生於1808年3月5日,1864年2月3日病故,終年57歲。啓普曾經學過一點化學,但基本上是一個藥物商人。19世紀初期,荷蘭的化學並不怎麼發達,當時在荷蘭成立了一所工業大學,想請啓普擔任地質教授,因為他自己辦的商業比較發達,所以他沒有接受工業大學的聘請。
啓普除了經商以外,還根據前人制作的發生硫化氫氣體的簡單裝置,設計出一種氣體發生器,用的時候就發生氣體,不用的時候,酸液上升,氣體就停止了。因為這種氣體發生器基本上是啓普創造出來的,並由會吹玻璃的工人吹製成的,所以後人都稱這種儀器為啓普發生器。他設計出這種實驗室用的氣體發生器,一直沿用,基本上沒有改變。
除了啓普發生器以外,啓普還發明過一些小東西。例如,畫家繪畫用的彩色鉛筆也是啓普首先製成的,所以他同當時的許多畫家很熟悉。啓普死得比較早,他的產業由他的兒子繼承下來,後來雖然轉讓給別人了,公司的名稱仍然叫做“啓普父子公司”,它仍然是荷蘭有名的科學儀器公司 [2] 

啓普發生器反應原理

實驗室裏製取較多的氫氣,常用啓普發生器。它由長頸漏斗、容器和導氣管三部分組成。
最初使用時,將儀器橫放,把鋅粒由容器上插導氣管的口中加入,然後放正儀器,再將裝導氣管的塞子塞好。接着由球形漏斗口加入稀鹽酸。使用時,扭開導氣管活塞,酸液由球形漏斗流到容器的底部,再上升到中部跟鋅粒接觸而發生反應,產生的氫氣從導氣管放出。不用時關閉導氣管的活塞,容器內繼續反應產生的氫氣使容器內壓強加大,把酸液壓回球形漏斗,使酸液與鋅粒脱離接觸,反應自行停止。使用啓普發生器製取氫氣十分方便,可以及時控制反應的發生或停止。
啓普發生器 啓普發生器

啓普發生器使用

1.工作原理(以用稀硫酸和鋅粒製取氫氣為例)十分有效
打開活塞,容器內壓強與外界大氣壓相同,球形漏斗內的稀硫酸在重力作用下流到容器中,與鋅粒接觸,產生氫氣;關上活塞後,由於酸液繼續與鋅粒接觸,氫氣依然生成,此時容器內部壓強大於外界大氣壓,壓力將酸液壓回球形漏斗,使酸液與鋅粒脱離接觸,氫氣不再產生。
2.使用範圍
啓普發生器是用固體與液體試劑在常温條件(不用加熱)下起反應制取氣體的典型裝置。如氫氣、二氧化碳、硫化氫等均可以用它來製取。但對於固體呈粉末狀或固體與液體相遇後溶解或反應時產生高温者,如二氧化硫二氧化氮等,都不適宜用此裝置製取。
3.規格
啓普發生器的規格以球形漏斗的容積大小區別,常用為250mL或500mL [1] 

啓普發生器應用範圍

1.用於固體與液體的反應,與液體與液體的反應(但在溶液的質量分數上需慎重考慮)。
2.啓普發生器用於製取氣體,所以在使用前需檢查裝置氣密性。

啓普發生器藥品的選用

H2O2、KClO3、KMnO4都不行。啓普發生器必須是塊狀固體和液體反應,且反應平和。以上三種製法都不符合。MnO2、KClO3、KMnO4均為固體,但是粉末狀的,O2將液體壓回,但粉末無法與液體完全分離,所以説,不是原理不行,而是它們的物質狀態不合要求。按上面的條件,Al、Zn、Fe與HCl、H2SO4制H2;CaCO3與HCl制CO2,等等,都是可以的。但像CaC2與H2O制C2H2(乙炔),以及實驗室製取SO2、NO2都是不行的——反應劇烈且放出大量熱,用啓普發生器是非常危險的。

啓普發生器檢查漏液、漏氣的方法

打開導氣管的活塞,從球形漏斗口注入水至充滿半球體,檢查半球體的下口塞是否漏水。若漏水,則將塞子取出,擦乾、塞緊,或更換塞子後再檢查。若不漏水,再檢查是否漏氣。
檢查方法是:關閉導氣管的活塞,繼續從球形漏斗注入水至漏斗1/2處時,停止加水,並標記水面的位置,靜置,然後觀察水面是否下降。若水面不下降,則表明不漏氣。若漏氣,則應檢查原因,可從導氣管活塞、膠塞和球形漏斗與容器的連接處去檢查,並加以處理 [3] 
參考資料
  • 1.    羅偉志. 改進型啓普發生器[J]. 實驗教學與儀器, 2004, 21(12):33-33.
  • 2.    王璇. 啓普發生器: CN, CN 103272532 A[P]. 2013.
  • 3.    任有良, 張國春. 簡易啓普發生器的分類及裝配[J]. 商洛師範專科學校學報, 2004, 18(3):111-113.