中学化学气密性检验方法及原理分析

　　一、气密性检验方法

　　1.升温法。升高气体发生装置体系的温度可以临时增大其压强，从而使体系内部分气体外逸，当温度恢复到初始温度时，体系压强减小，导致浸没在水中的导气管内倒吸有一段水柱。

　　（1）手握法。这种方法适于容积较小的气体发生装置，如氧气、甲烷等的气体发生装置。检验方法是：将带有导气管的单孔塞在试管口上塞紧，并将导气管浸没在水中，用双手握住试管外壁片刻，水中导气管口有气泡冒出，手移开后，导气管内有水柱上升，且较长时间不回落，说明气体发生装置气密性良好。

　　这种方法的缺点是受周围环境温度的限制，当气体发生装置内温度与人体的温度（36℃～37℃）相差不大时（如夏天）无法应用该法检验装置的气密性。

　　（2）微热法。这种方法广泛地适用于试管、烧瓶等加热类玻璃仪器组装的气体发生装置的气密性检验。如氧气、氯气、氯化氢、甲烷、乙烯等气体的发生装置。检验方法是：将气体发生装置的导气管浸没本文由论文联盟http://www.LWlm.COM收集整理在水中，用酒精灯在试管或烧瓶的底部略微加热，体系内的空气受热膨胀，水中导气管口有气泡冒出，停止加热后，水在大气压的作用下，升入导气管形成一段水柱，且水柱较长时间内不回落，说明装置气密性良好。

　　2.注水法。用水将气体发生装置内的气体封闭起来，通过加入的水所形成的水柱来增大体系内气体压强的检验方法。

　　（1）内注法。内注法是通过向气体发生装置体系内注入水的气密性检验方法，主要适于启普发生器及其简易装置的气密性检验。具体操作方法是：塞紧橡皮塞，关闭导气管活塞（或关闭导气管上的止水夹），从漏斗向气体发生装置内注入一定量的水使漏斗内的水面高于气体发生装置内的水面，且形成一段明显的水柱时，停止加水，若水柱在较长时间内不下降则表明装置气密性良好。

　　（2）外注法。外注法是在气体发生装置的导气管上再连接一段玻璃弯管如图一所示，将该玻璃弯管放入试管中，再向试管中注入水的气密性检验方法。该方法广泛地适用于所有的气体发生装置的气密性检验。具体操作方法是：取1支20mm×200mm的试管，按图一所示将玻璃弯管放入试管中，再向试管中注入九成满的水，若水进入导气管形成一小段水柱，且水柱的高度远远地低于试管内水面的高度，则表明该装置气密性良好。这种方法的优点是可以在装置内装上药品后再进行气密性检验。

　　3.抽气法。抽掉气体发生装置体系（或气体的净化、干燥装置体系）内的部分气体，使整个体系内的压强变小。这种方法解决了气体的发生、净化、干燥等串联装置的整个体系内的气密性检验问题。

　　（1）干抽法。用洗耳球吸取体系内气体，造成体系内气体压强减小的气密性检验方法。具体操作方法是：以制取纯净、干燥的HCI为例，如图二所示，在a处将捏瘪的洗耳球插入玻璃管内，洗耳球在恢复原状的过程中可以观察到B、C内有一连串的气泡冒出，取下洗耳球后，B、C内的导气管有液柱上升，且较长时间内液柱不回落，这表明整套装置的气密性良好。

　　（2）水抽法。用外接盛水仪器（如装满水的滴定管）中水的流出带走体系内的部分气体，最终造成体系内气体压强减小的气密性检验方法。具体操作方法是：如图二所示，假设在a处连接1支装满水的酸式滴定管，打开滴定管活栓，滴定管内的水下流（水下流的过程中可以观察到B、C内有气泡冒出），下流到一定量后停止（此足以表明整套装置严密，不漏气），取下滴定管，可以观察到B、C内的导气管有液柱上升，且较长时间内液柱不回落，这表明整套装置的气密性良好。

　　二、气密性检验的原理分析

　　从上述各种气密性检验方法中可以看出，装置气密性良好的标准是气密性检验操作后导气管内在较长时间内存在一段液柱，或者说导气管的内壁液面和外壁液面在较长时间内保持一个较高的液面差。这一段液柱或液面差只是气密性检验的表面现象，其根本原因则在于气密性检验操作后，气体发生装置体系内的气体压强发生了变化（或大于大气压，或小于大气压），如果装置气密性良好，这个压强差就由导气管内的那段液体压强来弥补；如果装置气密性不好，则通过吸入空气来弥补这个压强差，所以在导气管中就不会出现液柱，即便出现液柱，液柱也会很快消失。

　　由理想气体的克拉伯龙方程（pV＝nRT）可以解释上述各种气密性检验方法的原理，其中n为理想气体的物质的量，p为该气体的压强，V为该气体的体积，R为常数，T为该气体的温度（开氏温度）。气密性检验的升温法和抽气法都是通过减小n的值，从而造成体系内p降低（低于大气压）；而注水法则是通过注入适量的水来减小体系内气体的V，从而造成体系内p大于大气压。