化学自制教具——启普发生器

启普发生器制备二氧化碳及二氧化碳的性质探究( 韦春莉 1011１550109 )一、启普发生器制备二氧化碳1、启普发生器是一种实验室常用的气体发生装置,以荷兰的D．J.启普的姓命名。

它用普通玻璃制成,构造见下图。

适用于块状固体与液体在常温下反应制取难溶的气体,如氢气、二氧化碳,硫化氢等。

块状固体在反应中很快溶解或变成粉末时，不能用启普发生器。

只要生成的气体难溶于反应液才可,如二氧化碳可溶于水,但难溶于盐酸，故用石灰石与盐酸反应制二氧化碳时可用启普发生器。

启普发生器不能加热。

2、工作原理(以用稀盐酸和碳酸钙固体制取氢气为例）打开活塞，容器内压强与外界大气压相同，球形漏斗内的稀盐酸在重力作用下流到容器中，与碳酸钙接触，产生二氧化碳气体;关上活塞后，由于酸液继续与碳酸钙接触,二氧化碳气体依然生成,此时容器内部压强大于外界大气压,压力将酸液压回球形漏斗，使酸液与碳酸钙脱离接触，二氧化碳气体不再产生。

３、使用范围启普发生器是用固体与液体试剂在常温条件（不用加热）下起反应制取气体的典型装置。

如氢气、二氧化碳、硫化氢等均可以用它来制取。

但对于固体呈粉末状或固体与液体相遇后溶解或反应时产生高温者，如二氧化硫、二氧化氮等,都不适宜用此装置制取。

（一)启普发生器的使用方法１、启普发生器的气密性检查方法关闭导气管的活塞，继续从球形漏斗注入水至漏斗1/２处时,停止加水,并标记水面的位置，静置如下图（图１），然后观察水面是否下降。

若水面不下降,则表明不漏气。

若漏气,则应检查原因，可从导气管活塞、容器和胶塞以及球形漏斗的连接处去检查，并加以处理。

图一2、反应中途固体和液体反应的添换方法通常在反应中，固体反应物将近用完或液体(或溶液)浓度变稀时，反应变得缓慢,生成的气体不够用，则应添加固体或更换液体（或溶液）。

添加固体的方法:先关闭导气管的活塞，将球体内的液体压出，使其与固体脱离接触,然后用橡皮塞塞严球形漏斗的上口(防止球形漏斗里的液体下降冲入容器球体部分,使反应发生)。

简介英文名：Gas generators启普发生器一种实验室常用的气体发生装置，是荷兰科学家启普（Petrus Jacobus Kipp 1808~1864)发明，并以他的姓命名。

它用普通玻璃制成，构造见图。

它由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。

适用于块状固体与液体在常温下反应制取气体，如氢气、硫化氢等。

块状固体在反应中很快溶解、或变成粉末时，不能用启普发生器。

如果生成气体难溶于反应液，可以使用。

如二氧化碳可溶于水，但难溶于盐酸；故用石灰石与盐酸反应制二氧化碳时可用启普发生器。

注意！启普发生器不能用于加热！气密性检查使用前应先检查装置的气密性。

方法：开启旋塞，向球形漏斗中加水。

当水充满容器下部的半球体时，关闭旋塞。

继续加水，使水上升到长颈漏斗中。

静置片刻，若水面不下降，则说明装置气密性良好，反之则说明装置漏气。

漏气处可能是容器上气体出口处的橡皮塞、导气管上的旋塞或长颈漏斗与容器接触的磨口处。

如漏气，应塞紧橡皮塞或在磨口处涂上一薄层凡士林。

启普发生器具体操作固体试剂由容器上的气体出口加入，加固体前应在容器的球体中加入一定量的玻璃棉或放入橡胶垫圈，以防固体掉入半球体中。

加固体的量不得超过球体容积的1/3。

液体试剂从长颈漏斗口注入，注液方法与上述注水方法相同。

液体的量以反应时刚刚浸没固体，液面不高过导气管的橡胶塞为宜。

使用时，打开导气管上的旋塞，长颈漏斗中的液体进入容器与固体反应，气体的流速可用旋塞调节。

停止使用时，关闭旋塞，容器中的气体压力增大，将液体压回长颈漏斗,使液体和固体脱离，反应停止。

为保证安全，可在球形漏斗口加安全漏斗(见图),防止气体压力过大时炸裂容器。

特点：符合“随开随用、随关随停”的原则。

能节约药品，控制反应速率和反应的发生和停止，可随时向装置中添加药品。

2规格容量/ml 底直径/mm中球直径/mm上球直径/mm全高/mm容量/ml底直径/mm中球直径/mm上球直径/mm全高/mm25012082903141000175130140450 5001459811036020002101601705803发明者启普发生器的发明人叫启普，是荷兰人，他生于1808年3月5日，1864年2月3日病故，终年57岁。

中学阶段常见物质的工业制法和实验室制法归纳1．氢气（1）工业制法：①水煤气法：（高温条件下还原水蒸气）C+H2O(g)CO+H2；CO+ H2O(g) CO2+H2②氯碱工业的副产物：（电解饱和食盐水）图1 启普发生器2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑,（2）实验室制法：①金属与非氧化性强酸的置换反应：制取方程式：Zn+H₂SO₄== ZnSO₄+H₂↑装置：固+液−→气（启普发生器图1）或如右图（图2）简易装置。

检验：①点燃，淡蓝色火焰，在容器壁上有水珠②能使灼烧的CuO由黑色变为红色，气体产物使白色的CuSO4粉末变蓝收集：排水法或向下排气法尾气处理：点燃法/收集法（塑料袋）②金属与强碱溶液的置换反应：图2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,2．乙烯（1）工业制法：石油裂解制乙烯：C4H10C2H6+C2H4；C8H18C6H14+C2H4（2）实验室制法：反应原理：：CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O发生装置：液+液−∆→气（分液漏斗、圆底烧瓶）如图3：净化方法：NaOH溶液（除SO2、SO3）、浓硫酸（除水蒸气）收集方法：排水集气法图3尾气处理：无检验方法：①点燃，明亮的火焰，冒黑烟，燃烧产物是H2O和CO23．乙炔（1）工业制法：煤干馏得到焦炭，煅烧石灰石得到生石灰，在高温电弧炉中生石灰和焦炭反应生成电石和一氧化碳，电石和饱和食盐水反应生成熟石灰和乙炔。

3C+CaO CaC2+CO↑；CaC2+2H2O Ca(OH)2+C2H2↑（2）实验室制法：反应原理：CaC2＋2H2O −→ CH≡CH↑＋Ca(OH)2发生装置：固+液−→气（分液漏斗、圆底烧瓶）如图4净化方法：CuSO4溶液、浓硫酸（除水蒸气）收集方法：排水集气法/向上排空气法尾气处理：无图4 4．一氧化碳（1）工业制法：①水煤气法：（高温条件下还原水蒸气）C+H2O(g)CO+H2；②焦炭还原二氧化硅（工业制备粗硅的副产物）：2C+SiO2Si+2CO↑③工业制备电石的副产物：3C+CaO CaC2+CO↑；（2）实验室制法：制取原理：浓硫酸对有机物的脱水作用在蒸馏烧瓶里加入浓硫酸，在分液漏斗里盛放甲酸①甲酸分解法：HCOOH CO↑+H2O装置：分液漏斗,圆底烧瓶（图5）检验：燃烧,蓝色火焰,无水珠,产生气体能使澄清石灰水变浑浊除杂：通入浓硫酸(除水蒸气)收集：排水法尾气处理：点燃法/收集法（塑料袋）②草酸分解法：H2C2O4 CO↑+CO2↑+H2O ；混合气体通过碱石灰得到一氧化碳。

常见气体的制取和检验⑴氧气制取原理：含氧化合物自身分解制取方程式：2KClO₃==== 2KCl+3O₂↑装置：略微向下倾斜的大试管,加热检验：带火星木条,复燃收集：排水法或向上排气法⑵氢气制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换制取方程式：Zn+H₂SO₄ ==== ZnSO₄+H₂↑装置：启普发生器检验：点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠收集：排水法或向下排气法⑶氯气制取原理：强氧化剂氧化含氧化合物制取方程式：MnO₂+4HCl(浓) ====MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验：能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色;除杂：先通入饱和食盐水(除HCl),再通入浓H₂SO₄ (除水蒸气)收集：排饱和食盐水法或向上排气法尾气回收：Cl₂+2NaOH==== NaCl+NaClO+H₂O⑷硫化氢制取原理：强酸与强碱的复分解反应制取方程式：FeS+2HCl====FeCl₂+H₂S↑装置：启普发生器检验：能使湿润的醋酸铅试纸变黑除杂：先通入饱和NaHS溶液(除HCl),再通入固体CaCl₂ (或P₂O5)(除水蒸气) 收集：向上排气法尾气回收：H₂S+2NaOH==== Na₂S+H₂O或H₂S+NaOH==== NaHS+H₂O ⑸二氧化硫制取原理：稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄==== Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶检验：先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色;除杂：通入浓H₂SO₄ (除水蒸气)收集：向上排气法尾气回收：SO₂+2NaOH==== Na₂SO₃+H₂O⑹二氧化碳制取原理；稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式：CaCO₃+2HCl====CaCl₂+CO₂↑+H₂O装置：启普发生器检验：通入澄清石灰水,变浑浊除杂：通入饱和NaHCO₃溶液(除HCl),再通入浓H₂SO₄ (除水蒸气) 收集：排水法或向上排气法⑺氨气制取原理：固体铵盐与固体强碱的复分解制取方程式：Ca(OH)₂+2NH₄Cl====CaCl₂+NH₃↑+2H₂O装置：略微向下倾斜的大试管,加热检验：湿润的红色石蕊试纸,变蓝除杂：通入碱石灰(除水蒸气)收集：向下排气法⑻氯化氢制取原理：高沸点酸与金属氯化物的复分解制取方程式：NaCl+H₂SO₄====Na₂SO₄+2HCl↑装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验：通入AgNO₃溶液,产生白色沉淀,再加稀HNO₃沉淀不溶除杂：通入浓硫酸(除水蒸气) 收集：向上排气法⑼二氧化氮制取原理：不活泼金属与浓硝酸的氧化—还原;制取方程式：Cu+4HNO₃(浓)====Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)检验：红棕色气体,通入AgNO3溶液颜色变浅,但无沉淀生成收集：向上排气法尾气处理：3NO₂+H₂O====2HNO₃+NONO+NO₂+2NaOH====2NaNO₂+H₂O⑽一氧化氮制取原理：不活泼金属与稀硝酸的氧化—还原;制取方程式：Cu+8HNO₃ (稀) ====3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)检验：无色气体,暴露于空气中立即变红棕色收集：排水法⑾一氧化碳制取原理：浓硫酸对有机物的脱水作用在蒸馏烧瓶里加入浓硫酸，在分液漏斗里盛放甲酸制取方程式：HCOOH====CO↑+H₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶检验：燃烧,蓝色火焰,无水珠,产生气体能使澄清石灰水变浑浊除杂：通入浓硫酸(除水蒸气)收集：排水法⑿甲烷制取方程式：CH₃COONa+NaOH==== CH₄↑+Na₂CO₃装置：略微向下倾斜的大试管,加热收集：排水法或向下排空气法⒀乙烯制取原理：浓硫酸对有机物的脱水作用制取方程式：CH₃CH₂OH==== C₂H₄↑+H₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热除杂：通入NaOH溶液(除SO₂,CO₂),通入浓硫酸(除水蒸气)收集：排水法⒁乙炔制取原理：电石强烈吸水作用制取方程式：CaC₂+2H₂O====Ca(OH)₂ +CH CH↑装置：分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)检验：无色气体,能燃烧,产生明亮的火焰,并冒出浓的黑烟除杂：通入硫酸铜溶液(除H₂S,PH3),通入浓硫酸(除水蒸气)收集：排水法或向下排气法（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。

初高中化学衔接——启普发生器的构造和原理第一部分：知识点讲解知识点1：了解启普发生器的结构及工作原理启普发生器的构造和工作原理如图所示，启普发生器由三部分构成：1.球型漏斗 2.容器部分 3.带活塞的导管部分。

以实验室制氢气为例，使用时，开启活塞，酸由球形漏斗流入容器至其与锌粒接触，反应产生氢气。

关闭活塞，由于氢气压强增大，酸被压回球形漏斗，与锌粒脱离接触，反应停止。

知识点2 ：理解启普发生器气密性检验原理启普发生器气密性检验关闭导气管上的活塞，从球形漏斗口处加入水，当水浸没球形漏斗下端后，继续加入水，球形漏斗内外会出现液面差，观察液面，在一段时间内不发生变化，表明气密性良好。

知识点3：掌握启普发生器简易装置的设计及原理第二部分教材剖析初中课标：不做要求高中课标：对启普发生器不做要求，但要求学生掌握由中学化学常见仪器组成的简易装置建议：作为实验教学衔接内容，补充启普发生器的有关知识第三部分教案示例启普发生器知识目标 1.了解启普发生器的结构及工作原理2. 掌握启普发生器简易装置的设计及原理能力目标能进行启普发生器简易装置的设计情感目标体验实验装置的设计和评价教学方法讲练结合教学过程一、展示并讲解启普发生器的结构及工作原理如图所示，启普发生器由三部分构成：1.球型漏斗，2.容器部分，3.带活塞的导管部分。

以实验室制氢气为例，使用时，开启活塞，酸由球形漏斗流入容器至其与锌粒接触，反应产生氢气。

关闭活塞，由于氢气压强增大，酸被压回球形漏斗，与锌粒脱离接触，反应停止。

二学生讨论：如何检验启普发生器的气密性？提示：启普发生器不能加热结论：使用液封法----关闭导气管上的活塞，从球形漏斗口处加入水，当水浸没球形漏斗下端后，继续加入水，球形漏斗内外会出现液面差，观察液面，在一段时间内不发生变化，表明气密性良好。

三、练习在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置。

启普发生器的构造启普发生器是一种独特的、可重复使用的可靠电力供应设备，是一种基于磁学原理制作而成。

此类发生器是一种将动力转换成电能的装置，可以将交流电或直流电转换成另一种电能，以满足客户的电源需求。

其应用的范围不断拓宽，已经广泛应用在家庭应用、工业应用以及军事应用等领域。

启普发生器的结构可分为三部分：驱动机构、控制机构和动力机构。

驱动机构由发动机、变速箱、蜗轮蜗杆机构组成，是推动发生器转动的主要部件。

控制机构由控制器、调速器、安全阀和保护装置等组成，是控制发生器转速的关键部分。

动力机构由发电机、电器等组成，能够根据驱动机构的转动频率产生所需的能量，并提供稳定的电源电压和电流输出。

启普发生器的配备有许多保证发电安全、可靠性的设备。

例如，发电机就配备有温度传感器、湿度传感器，冷却系统，以及电子保护系统等，这些设备可以检测负荷状况，调节发电机的工作状态，并确保发电安全可靠。

此外，启普发生器还配备有调压调速装置、调压阀、故障报警装置，以及自检系统等设备，确保发电过程的安全稳定。

启普发生器的控制系统是由传感器、计算机和控制装置等组成的，负责实现发生器的自动化控制及状态监测等功能。

它能够实时检测发生器的运行状态，根据实时数据对发生器的控制参数进行调整和优化，从而有效地提高发生器的可靠性和安全性。

在控制系统和其他设备之外，启普发生器还拥有一种独特的磁结构，它起到了极大的作用。

启普发生器的核心部件是磁极体，它的磁性质对发电和调整转速至关重要。

磁极体结构的优点在于可以调整转速，并且转速变化时产生的磁力能够抵消摩擦和消除噪声，从而使发生器运行更加平稳、可靠。

总而言之，启普发生器之所以具有可靠性和高效性，是由其独特的结构及其精心配备的各种安全设备所决定的。

它们在家庭、工业生产以及军事应用中发挥着重要作用。

未来，启普发生器将会应用到更多领域，一定程度上改变我们的生活。

常见气体的制取和检验⑴氧气制取原理：含氧化合物自身分解制取方程式：2₃ 23O₂↑装置：略微向下倾斜的大试管,加热检验：带火星木条,复燃收集：排水法或向上排气法⑵氢气制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换制取方程式：₂₄₄₂↑装置：启普发生器检验：点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠收集：排水法或向下排气法⑶氯气制取原理：强氧化剂氧化含氧化合物制取方程式：₂+4(浓)₂₂↑+2H₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验：能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色;除杂：先通入饱和食盐水(除),再通入浓H₂₄(除水蒸气)收集：排饱和食盐水法或向上排气法尾气回收：₂+2 ₂O⑷硫化氢制取原理：强酸与强碱的复分解反应制取方程式：2₂₂S↑装置：启普发生器检验：能使湿润的醋酸铅试纸变黑除杂：先通入饱和溶液(除),再通入固体₂(或P₂O5)(除水蒸气)收集：向上排气法尾气回收：H₂2 ₂₂O或H₂₂O⑸二氧化硫制取原理：稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式：₂₃₂₄₂₄₂↑₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶检验：先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色;除杂：通入浓H₂₄(除水蒸气)收集：向上排气法尾气回收：₂+2 ₂₃₂O⑹二氧化碳制取原理；稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式：₃+2₂₂↑₂O装置：启普发生器检验：通入澄清石灰水,变浑浊除杂：通入饱和₃溶液(除),再通入浓H₂₄(除水蒸气)收集：排水法或向上排气法⑺氨气制取原理：固体铵盐与固体强碱的复分解制取方程式：()₂+2₄₂₃↑+2H₂O装置：略微向下倾斜的大试管,加热检验：湿润的红色石蕊试纸,变蓝除杂：通入碱石灰(除水蒸气)收集：向下排气法⑻氯化氢制取原理：高沸点酸与金属氯化物的复分解制取方程式：₂₄₂₄+2↑装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验：通入₃溶液,产生白色沉淀,再加稀₃沉淀不溶除杂：通入浓硫酸(除水蒸气)收集：向上排气法⑼二氧化氮制取原理：不活泼金属与浓硝酸的氧化—还原;制取方程式：4₃(浓)(₃)₂+2₂↑+2H₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)检验：红棕色气体,通入3溶液颜色变浅,但无沉淀生成收集：向上排气法尾气处理：3₂₂2₃₂+22₂₂O⑽一氧化氮制取原理：不活泼金属与稀硝酸的氧化—还原;制取方程式：8₃ (稀)3(₃)₂+2↑+4H₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)检验：无色气体,暴露于空气中立即变红棕色收集：排水法⑾一氧化碳制取原理：浓硫酸对有机物的脱水作用在蒸馏烧瓶里加入浓硫酸，在分液漏斗里盛放甲酸制取方程式：↑₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶检验：燃烧,蓝色火焰,无水珠,产生气体能使澄清石灰水变浑浊除杂：通入浓硫酸(除水蒸气)收集：排水法高中化学实验总结一.中学化学实验操作中的七原则掌握下列七个有关操作顺序的原则，就可以正确解答“实验程序判断题”。

2016.7（总第94期）科技尚品 PREMIERE摘　要：启普发生器是制作氢气常用的实验装置，对闲置的启普发生器加以改造，同时辅以软木塞、橡皮塞、改造后的玻璃管、乳胶管、铁夹等材料，将启普发生器改造成制作果酒、果醋的发酵装置，进一步提高了制作果酒、果醋实验的可操作性，也同时完成了果酒发酵过程中产生的气体成分和酒精鉴定、发酵液中酵母菌种群数量变化的实验探究。

关键词：启普发生器；制作；果酒；果醋启普发生器是中学化学教学中常用于制作氢气的实验仪器，随着时代的发展，制作氢气的实验装置已被其他装置所替代，很多中学至今仍然存有启普发生器，由于长时间不用，大量的启普发生器被束之高阁，造成资源的浪费。

为了更好地发挥启普发生器在教学中的作用，我们对其进行了适当的改造，将其用来完成果酒和果醋的制作实验、探究果酒发酵过程中酵母菌种群数量变化的实验，取得了良好的教学效果，现将其的改造和使用方法介绍给大家。

1　启普发生器的改造（1）选取适当的橡皮塞，打孔备用，切取一段玻璃管，在酒精喷灯上加热、弯曲成一定的角度，插入橡皮塞的孔中，玻璃管的另一端套上一截乳胶管，乳胶管另一端套上一个去掉胶头的滴管，乳胶管中间夹上铁夹，制成导气管。

（启普发生器原有的导气装置的材质是磨砂玻璃，涂上凡士林以防漏气，但该装置的缺陷是，一旦启普发生器内的果汁在发酵过程中产生气体，使装置内的压力增加，就会将其冲脱出来）（2）收集喝葡萄酒后遗留下的酒瓶软木塞（开瓶时尽量不要损坏），用打孔器打孔，插入一截玻璃管，另一端套上一截乳胶管，用铁夹夹住，制成出料口装置。

（3）将启普发生器的漏斗取出不用，另取合适的橡皮塞，把启普发生器的上端瓶口塞住，启普发生器即改装成制备果酒、果醋的装置（见上图）。

2　使用2.1　果酒的制作（1）取新鲜的葡萄（或苹果等水果），或根据各地的实际情况，用当地所产的特有水果，将其冲洗干净，去其果枝，稍晾干。

（2）将榨汁机、启普发生器及其附属装置清洗干净，晾干，并用70%的酒精进行消毒。