Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

制造:项目 - 气动槽,第二部分

上周我写了关于如何建造一个简单的金属板“桥”,它与冰块桶和橄榄罐相结合,制成了一个有效的气动槽,用于在水上收集气体样品。本周我将向您展示如何使用该设备生成和收集纯氧,以及如何使用该氧气观察硫氧化的亮蓝色火焰。

警告

一般来说,像凡士林这样的易燃油脂不应暴露在纯氧中。在这个实验中没有明显的危险,在一个带有自由盖子的容器中,大气压力下只有少量的氧气,但是如果你正在使用更大量的氧气,在更高的压力下使用氧气(如在圆筒中),或(最重要的)液氧,不要在构造设备中使用油脂或其他易氧化的材料。

工具:

  • 第I部分的气动槽装置
  • 小块的平板玻璃(我用化妆品的镜子)
  • 打火机
  • 绞线样品环
  • 250毫升Erlenmeyer烧瓶(我从The Maker Shed得到了我的)
  • #7双孔橡皮塞适合Erlenmeyer(我来自这个品种)
  • 两个80毫米长度的5毫米玻璃管适合塞子(如此)
  • 大约18“长度的5/16”OD x 3/16“内径PVC管,适合玻璃管(通用五金店)

材料:

  • 水填充桶
  • 元素硫粉(也称为“硫磺花”,在某些药店和这里可以买到。)
  • 3%过氧化氢(普通药店项目)
  • 二氧化锰(可从碱性干电池中回收或在此购买)
  • 凡士林(药店)

步骤1:将凡士林涂抹在罐子的边缘

罐子边缘周围的一层凡士林油,我将称之为“柱子”,一旦收集到气体,将确保对平板玻璃盖的紧密密封。


第2步:准备塞子

在一个双孔橡胶塞中的每个开口中插入一段玻璃管。用凡士林薄膜润滑管件外部可以使这个过程更容易。为安全起见,如果必须非常用力地推动,请用毛巾夹住管子。然后切割两段长度的乙烯管,一根约3英寸长,一根约15英寸长,并将它们安装在玻璃管部分的突出端上,如图所示。短乙烯管用作阀门,您可以根据需要打开或关闭,以控制较长乙烯管的气体流量。


步骤3:用水填充色谱柱

托盘应该在水边几乎充满水。首先,将色谱柱浸没在托盘的自由端,将其向上倾斜,使其完全充满水并从内部释放所有气泡。

其次,在水下旋转柱子,使其开口端 向下 然后将其抬起,直到开口端刚好淹没在水面下方。

第三步,最后,将支柱移到桥上,并将螺纹拧入桥的孔中。色谱柱应完全充满水,不得有气泡。


步骤4:准备产生氧气的反应

首先,将约150mL的3%过氧化氢倒入锥形瓶中。确切的测量并不重要。

第二,添加约1/4茶匙的二氧化锰(约为照片中显示量的一半)。同样,精确的测量并不重要,尽管如果你过量使用二氧化锰,反应可能会过快而且可能沸腾。反应将立即开始,并会产生一些热量。

将如上制备的双孔塞子插入锥形瓶的颈部。获得良好的密封,但不要太用力。


步骤5:用氧气填充色谱柱

让反应进行几秒钟,以清除烧瓶顶部空间和管道中残留的大气气体,然后通过在指间之间折叠来夹住短长度的管道。将较长长度的管道的开口端引入塔下方的水中,使得气泡上升到塔本身的体积中,从而置换其中的水。继续,直到气泡溢出色谱柱底部。释放管的短端并将烧瓶放在一边,使反应完成。过量的氧气可以安全地释放到大气中。


步骤6:密封并移除色谱柱

将平板玻璃盖插入水浴中,并将其放置在玻璃的水下边缘上。这是凡士林的作用,将罐子的边缘密封在玻璃表面上。

将玻璃,桥梁和立柱一起从水中取出,倾斜它们以排出任何水坑,然后将它们倒置并将它们直立放在工作台上。你现在有一罐纯氧。


步骤7:确认是否存在氧气

我使用元素硫的燃烧来确认富氧气氛的存在,因为它的亮蓝色燃烧非常漂亮。你也可以使用一块闷烧的扫帚,在这些条件下仍然令人印象深刻。如果您使用硫磺,请确保您的工作区通风良好,因为在此过程中产生的二氧化硫相当刺鼻。可在此处找到二氧化硫的MSDS。

将少量硫磺粉末加到线圈上。如果您在从瓶中回收大量物质时遇到问题,那么润湿回路可能会有所帮助。

在丁烷打火机的火焰中加热硫样品。硫会变黑并闷烧但实际上可能不会点燃。现在,快速取下气柱上的平板玻璃盖,插入导线环的阴燃端。如果你已经做好了一切,那么你将会得到一个美丽的蓝色光晕。再次,确保您的工作区域通风良好,并且不吸入导致的二氧化硫烟雾。


笔记和想法

从步骤4开始戴上手套和护目镜。在此处阅读MSDS,熟悉二氧化锰的安全性。

产氧反应如下:

唯一的产品是水和氧气。二氧化锰作为催化剂存在,这意味着它在反应过程中既不消耗也不产生,并且仅加入以加速过氧化氢的分解。这意味着它可以无限期地保存和重用。为了回收它,将锥形瓶的内容物和任何含有黑色二氧化锰粉末的洗涤液倒入蒸发皿或浅口宽口瓶中。然后将它放在窗户和/或风扇前面,让水蒸发掉。剩余的干燥二氧化锰可以无限期地重复使用。如果您不耐烦,可以使用咖啡过滤器将二氧化锰从水中过滤,以加快整个过程。

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