f) ч
И.Н. ЧЕРТКОВ. HA.ЧЕРНЯК, Ю. А. КОЛУДАРОВ
САМОДЕЛЬНЫЕ
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ
ПРИБОРЫ ПО ХИМИИ
.1
чсрткпв и и. и др.
I'«»	<’ ниппельные лемонстра н* «ные приборы по хи-
мии lUcofiii» дли учш >'лсй. И’<Д 2jc, перегиб. М.,
•11|  tBiiHMN»*, 07(
II It 'bitietn. В Л. Черняк, ТО. А. Колу-
штм учителям по конструированию
и» । гт митдпии, проверенные при
tiki KiuiK it к то. что в книге рассматриваются
ин- ниирымя можно собирать приборы для
in и К ишт •». Дли и । кх-трацни одного и того же ни-
и 1 гнвд га гикнем различные верилиты приборов. Это
м.|п|||>ать ту «инструкцию прибора, которая доступ-
ны вы. U пособии также описаны комбинированные
Пью и< юрых можно демонстрировать несколько кя-
Ч ........  IU./o
IMI(IM) ll
И
ВВЕДЕНИЕ
• В процессе преподавания химии учителю приходится
прибегать к самодельным приборам. Это бывает в тех
случаях, когда школа не располагает приборами, выпу-
скаемыми промышленностью, или если учитель ставит
задачу развивать конструкторские способности учащихся.
При изготовлении определенных приборов всегда следует
исходить из конкретных местных условий: материально-
технической обеспеченности школы и ее производственно-
го окружения.
Данная книга предназначена оказывать помощь учи-
телю в монтировании приборов, которые необходимы для
демонстрации опытов на уроках и на внеклассных заня-
тиях. Второе издание книги отличается от первого увели-
чением количества опытов, помогающих знакомить уча-
щихся с законами и теориями химии, со многими совре-
менными каталитическими, термическими и другими
химическими процессами, лежащими в основе получения
соединений (синтез и окисление аммиака, окисление ме-
тана в формальдегид, синтез уксусного альдегида из
этилена и т. д.), со свойствами веществ. Многие приборы
в новом издании усовершенствованы, при этом использо-
вана современная техника экспериментирования.
Пособие содержит четыре главы, первая из которых
освещает вспомогательные приборы, необходимые дли
создания оптимальных условий течения реакций. В ней
наряду с самодельными приведены некоторые промыш-
ленные приборы (трубчатая печь, регулятор напряжения
и др.). В этой же главе представлены узлы, пользуясь ко-
торыми можно собирать различные приборы для демон-
страции опытов. Во второй и третьей главах описаны при-
боры по неорганической и органической химии. Опыты
в них расположены по классам и темам в соответствии со
з
школьной программой. Подход к рассмотрению материа-
ла этих глав различный. Если в разделе neopiэпической
химии внимание учителя не фиксируется на условиях
протекания тех или иных процессов, так как этот вопрос
достаточно широко освещен в учебно-методической лите-
ратуре, то в разделе органической химии раскрываются
оптимальные условия проведения реакций.
При монтировании приборов и демонстрации опытов
часто возникает необходимость в различных принадлеж-
ностях, которые описаны в главе четвертой (электростек-
лорез, электросверло и др.). Применение типовых узлов
позволяет экономить время учителя (приборы можно лег-
ко разобрать и быстро собрать вновь). Кроме того, мно-
гие из них рассчитаны на электронагревание, что позво-
ляет пользоваться приборами в любой школе.
В книге разобраны различные варианты приборов,
предназначенных для демонстрации одного и того же хи-
мического процесса. Это облегчает задачу выбора конст-
рукции. Списаны также установки, с помощью которых
можно демонстрировать несколько химических процес-
сов— комбинированные приборы. Их используют при
обобщении материала или при демонстрации опытов с
токсическими .веществами. Иногда комбинированный
прибор используют по частям.
Методические рекомендации по конст-
руированию. В процессе конструирования следует
прежде всего выяснить назначение прибора, а также ка-
кую учебную задачу можно решить с его помощью. Если
пргпн > I и чем! lii прибор позволяет получить продукт ре-
iitiniii, inpiiin. rio •войства, то его создание целесообраз-
но и loiiii । iiiMu В п> ко нремн монтирование приборов,
। ip" । । п , и । нт ।рнрукпннх BiopocTeiiciiiibie по
iipiuii 11 и (н uipuMi р, iiuiHihi тщесгв), неце-
I > hi и । р । I in пир in ii.hi им себя методически.
1Ь г ......... пн । in ।i(iчо inмо * ги создания прибора
। i| inn iii Hinn .....iiiiocin исходных и получаю-
iii ......... in loiiiiH в, отекания реакций, подробно
I . iipiin inn iioiiipoi i i теории. С этой целью знакомятся
। и h'hioiI и Mrio 1.ПЧССК0Й литературой по данному вопро-
। , В pciV'ii.T.iii* такой работы рождается идея прибора.
< к....	. «рабочий» прибор, приступают к иссле-
иш Нино 1Л1НН1ИЯ различных условий на протекание ре-
акций. Как правило, вначале проверяют влияние отдель-
ных условий на скорость реакции (температуры, катали-
-I
затора и т. д.). Затем подбирают оптимальные условия
для ее протекания. В процессе такой работы идея прибо-
ра утверждается, развивается, а иногда отвергается.
Тогда рождается новая идея, которая снова проверяется
на опыте.
Определившаяся идея прибора воплощается в соот-
ветствующей конструкции. «Рабочий» прибор обрастает
необходимыми деталями, которые выполняют различные
функции, вызванные условиями протекания реакции. Вы-
бор формы прибора, его отдельных деталей, материалов
должен быть достаточно аргументирован.
Рассмотрим на нескольких примерах, как рождается
идея прибора и как она реализуется. Каталитическое
окисление парафина является новым вопросом для
школьного курса химии. Прежде чем приступить к экспе-
рименту, знакомятся с имеющейся методической, учебной
и научной литературой, с технологией производства.
В методических пособиях описан опыт окисления пара-
фина, но при его выполнении происходит сильная воз-
гонка этого вещества. Знакомство с научной литературой
дает возможность выяснить теорию вопроса, промышлен-
ные условия окисления парафина, а именно: температура
105—120°С (при более высокой температуре преобладают
побочные реакции и, следовательно, получается меньше
жирных кислот), хороший контакт парафина с кислородом
воздуха в течение продолжительного времени (до 20 ч),
присутствие катализатора (КМпО4). Из этих условий
больше всего тревожит продолжительность процесса. Яс-
но, что необходимо создать более жесткие условия, уско-
ряющие процесс: повысить температуру, увеличить кон-
центрацию катализатора. Но все это нужно разрешить
экспериментально.
Какова же должна быть конструкция прибора? В про-
мышленности применяют колонны для окисления пара-
фина. В колонну загружают смесь парафина с катализа-
тором, снизу через пористую перегородку-решетку посту-
пает воздух. Благодаря этой решетке создается хороший
контакт расплавленного парафина с кислородом. Так
приходят к выводу, что в данном приборе основной де-
талью должна быть пористая перегородка. Самим приго-
товить ее не представляется возможным, так как величи-
на пор всего 20—25 мкм. Поэтому обращаются к имею-
щейся химической посуде, в частности к фильтрующим
воронкам с пористой стеклянной перегородкой, предна-
5
школьной программой. Подход к рассмотрению материа-
ла этих глав различный. Если в разделе iieopi эпической
химии внимание учителя не фиксируется на условиях
протекания тех или иных процессов, так как этот вопрос
достаточно широко освещен в учебно-методической лите-
ратуре, то в разделе органической химии раскрываются
оптимальные условия проведения реакций.
При монтировании приборов и демонстрации опытов
часто возникает необходимость в различных принадлеж-
ностях, которые описаны в главе четвертой (электростек-
лорез, электросверло и др.). Применение типовых узлов
позволяет экономить время учителя (приборы можно лег-
ко разобрать и быстро собрать вновь). Кроме того, мно-
гие из них рассчитаны на электронагревание, что позво-
ляет пользоваться приборами в любой школе.
В книге разобраны различные варианты приборов,
предназначенных для демонстрации одного и того же хи-
мического процесса. Это облегчает задачу выбора конст-
рукции. Описаны также установки, с помощью которых
можно демонстрировать несколько химических процес-
сов— комбинированные приборы. Их используют при
обобщении материала или при демонстрации опытов с
токсическими веществами. Иногда комбинированный
прибор используют по частям.
Методические рекомендации по конст-
руированию. В процессе конструирования следует
прежде всего выяснить назначение прибора, а также ка-
кую учебную задачу можно решить с его помощью. Если
прение I и чем! lii прибор позволяет получить продукт ре-
I). пин, п lyiinTi. (чо •none тиа, то его создание целесообраз-
1ь. и iixiii ii'iiimu В п> кс время монтирование приборов,
с ip>> । ill", и । ihh ।рпруюшпх В1орост>ч1епные по
। ................ (и uipiiMi p, очистка шществ), неце-
I • ni< и i p ci in <>np in ii.ui icr серя методически.
Il< ......... uni in 11640 iiimo in создания прибора
> i| ни iu'iihh .......ппосгп исходных и получаю-
in* пин. । in 10111111 ii| отекания реакций, подробно
I и Ирин uni iioiiipcH i 1 теории. С этой целью знакомятся
। и Ц1Н1ОИ и мг|о 1.пческой литературой по данному вопро-
<\ В pciviii.i 11<* такой работы рождается идея прибора.
< к..чрунров П' «рабочий» прибор, приступают к иссле-
иш.ннно влияния различных условий на протекание ре-
акции. Как правило, вначале проверяют влияние отдель-
ны ч условий на скорость реакции (температуры, катали-
1
затора и т. д.). Затем подбирают оптимальные условия
для ее протекания. В процессе такой работы идея прибо-
ра утверждается, развивается, а иногда отвергается.
Тогда рождается новая идея, которая снова проверяется
на опыте.
Определившаяся идея прибора воплощается в соот-
ветствующей конструкции. «Рабочий» прибор обрастает
необходимыми деталями, которые выполняют различные
функции, вызванные условиями протекания реакции. Вы-
бор формы прибора, его отдельных деталей, материалов
должен быть достаточно аргументирован.
Рассмотрим на нескольких примерах, как рождается
идея прибора и как она реализуется. Каталитическое
окисление парафина является новым вопросом для
школьного курса химии. Прежде чем приступить к экспе-
рименту, знакомятся с имеющейся методической, учебной
и научной литературой, с технологией производства.
В методических пособиях описан опыт окисления пара-
фина, но при его выполнении происходит сильная воз-
гонка этого вещества. Знакомство с научной литературой
дает возможность выяснить теорию вопроса, промышлен-
ные условия окисления парафина, а именно: температура
105—120°С (при более высокой температуре преобладают
побочные реакции и, следовательно, получается меньше
жирных кислот), хороший контакт парафина с кислородом
воздуха в течение продолжительного времени (до 20 ч),
присутствие катализатора (КМпО4). Из этих условий
больше всего тревожит продолжительность процесса. Яс-
но, что необходимо создать более жесткие условия, уско-
ряющие процесс: повысить температуру, увеличить кон-
центрацию катализатора. Но все это нужно разрешить
экспериментально.
Какова же должна быть конструкция прибора? В про-
мышленности применяют колонны для окисления пара-
фина. В колонну загружают смесь парафина с катализа-
тором, снизу через пористую перегородку-решетку посту-
пает воздух. Благодаря этой решетке создается хороший
контакт расплавленного парафина с кислородом. Так
приходят к выводу, что в данном приборе основной де-
талью должна быть пористая перегородка. Самим приго-
товить ее не представляется возможным, так как величи-
на пор всего 20—25 мкм. Поэтому обращаются к имею-
щейся химической посуде, в частности к фильтрующим
воронкам с пористой стеклянной перегородкой, предна-
5
злаченным для вакуумного фильтрования. (Известно, что
фильтры бывают различных номеров с величиной пор от
10 до 120 мкм.)
. Далее возникает вопрос: как обогревать воронку?
В промышленности это осуществляется применением зме-
евиков. Равномерную температуру в условиях школы
можно создать с помощью масляной бани. Но погрузить
в нее воронку возможно в том случае, если будет согнута
ножка воронки. Теперь остается закрыть воронку проб-
кой с отводной трубкой, конец которой опускают в
раствор индикатора, и присоединить водоструйный на-
сос. Прибор готов к работе.
После этого начинается кропотливая работа по под-
бору оптимальных условий, приемлемых для школы.
Взяв определенную навеску парафина (10 г), начина-
ют исследовать влияние концентрации катализатора на
скорость реакции (в промышленности катализатор со-
ставляет 0,2% от массы парафина). С этой целью посте-
пенно увеличивают количество катализатора (20 мг,
50 мг, 100 мг, 200 мг и т. д.). Каждый раз готовят смесь
расплавленного парафина с катализатором, через кото-
рую при 120—130°С барботирует воздух.
Проведенные исследования показывают, что при на-
веске катализатора 20—50 мг окраска индикатора (в ре-
зультате образования летучих кислот) изменяется через
2 ч, а при навеске катализатора 300—400 мг — через
30—35 мин. Дальнейшее повышение концентрации ката-
лизатора не сказывается на скорости реакции.
О'цмко время изменения окраски индикатора не мо-
i<rt у'цн < п'оршь экспериментаторов. Поэтому начи-
I поп я iioiii.H- iioiii hii по со 11. инно более жестких условий
* hi проп-к linn) процесс.|. Проне i.eiiiic реакции при более
in к икни 11 мн- рн н р- (1<>О и I/O С) не дает эффекта:
। мп । <пнн«1 гн нучш iricH и n.ipi.i парафина попадают
и hii-iiik пор In кг самое происходит при более быстром
при- ii ।IH-IIIIIH по1'1уч.|. loi щ увеличивают концентра-
цию мп inpnii, пи 1<| |лс обогащают им воздух, а затем
। uni чп< ।i.iti кислород. При пропускании чистого кисло-
Р< la и пуп пенис окраски индикатора происходит через
Ю Г' мин. В 1.1льпейшем устанавливают, что летучие
про тунги окисления можно обнаружить через 1—2 мин,
гели |иягь смесь свежего парафина (частично окислен-
ный) в отношении 1:1 или 1:2. После установления опти-
м ин пых условий протекания процесса окисления пара-
о
фина разрабатывают методику постановки данного эк-
сперимента в школе (см. стр. 123).
Рассмотрим еще один пример работы по конструиро-
ванию прибора. Получение и изучение свойств оксида
углерода (II) представляет для учителя большую труд-
ность. Из-за сильной токсичности этого вещества многие
учителя опасаются ставить опыты с ним. В методической
литературе рекомендуется получать оксид углерода (II)
из муравьиной или щавелевой кислоты. Однако эти кис-
лоты неизвестны учащимся до изучения ими курса орга-
нической химии. Кроме того, эксперимент с оксидом угле-
рода (II) ограничивается только получением и сжигани-
ем угарного газа. Наконец, предлагаемая методика
получения оксида углерода (II) не соответствует про-
мышленным условиям. В результате анализа существую-
щего эксперимента по данному веществу исследователи
пришли к выводу о необходимости создания прибора, ко-
торый дал бы возможность:
1. Получить оксид углерода (II) взаимодействием ок-
сида углерода (IV) с раскаленным углем, как это осуще-
ствляют в промышленности.
2. Шире изучить свойства оксида СО (кроме реакции
горения): восстановительные, плохую растворимость в
воде, непоглощаемость углем, физиологическое действие
на кровь, а также провести опыты, доказывающие несо-
леобразующий характер оксида углерода (II).
Основное требование к прибору — его полная герме-
тичность, что должно предохранить от проникновения ок-
сида углерода (II) в помещение. Это возможно в том слу-
чае, если в приборе газ будет находиться в замкнутой
системе.
Для решения вопроса о конструкции прибора необхо-
димо определить условия восстановления оксида углеро-
да (IV) в оксид углерода (II). Просмотр литературы по-
зволяет установить, что реакция СОг с углем
СОг+ С 2СО — 173 кдж/моль
обратима, она идет в сторону образования оксида углеро-
да (II) с поглощением теплоты. Равновесие реакции пол-
ностью сдвинуто влево до температуры, не превышающей
400—450°С. С повышением температуры равновесие бы-
стро смещается в правую сторону: при 800°С степень
превращения оксида углерода (IV) в оксид углерода (II)
приблизительно равна 90%’.
7
При конструировании прибора выясняют, каким дол-
жен быть нагревательный узел. Трубки из обычного стек-
ла при сильном нагревании прогибаются, а кварцевые,
железные или фарфоровые выдерживают высокие темпе-
ратуры, но при нагревании спиртовкой или газовой горел-
кой невозможно достичь температуры 800°С. Кроме того,
в них древесный уголь нагревается неравномерно. После
продолжительных поисков находят, что высокую равно-
мерную температуру можно создать при использовании
внутреннего электронагрева (кварцевая или фарфоровая
трубка, в которую помещена электроспираль). В даль-
нейшем определяют вариант нагревательного узла —
электронагрев при помощи стержня в колонке с тубуса-
ми (рис. 28). Система для получения СО заканчивается
важным узлом прибора — маленьким самодельным га-
зометром. Следует отметить, что установка по мере ее
совершенствования подвергается изменениям. Это связано
с расширением эксперимента по изучению свойств оксида
углерода (II). Прежде чем начать работу с прибором, его
много раз испытывают и вносят мелкие конструктивные
изменения.
Большую помощь в создании приборов оказывает кон-
структорский кружок. Весьма ценно, если мысль учащих-
ся будет направлена на совершенствование указанных в
книге приборов, монтирование новых вариантов, а также
разработку приборов по новой тематике. Именно в круж-
ке развиваются творческие способности учащихся,
закрепляются и расширяются их знания по химии, опре-
деляется интерес к предмету. Создание такого кружка
имеет не только образовательное, но и воспитательное
значение. Это выражается в том, что у учащихся выраба-
П4в.1(‘г('я наблюдательность, внимание, настойчивость,
 •>•11101*11. п лккурагноен, в работе, появляется любовь к
। рулу, они приобретают лабораторные и технические на-
выки и т. д. Основным методом работы кружка должны
быть нндппитуальпые задания с учетом склонностей, ин-
к'реса и общеобразовательной подготовки учащихся. Это
не исключает выполнения задания небольшими группа-
ми (2—3 человека). При этом должно быть четкое рас-
пределение обязанностей между отдельными учащимися.
Процесс работы над прибором можно разбить на не-
сколько стадий. Первая стадия носит подготовительный
характер: учащийся, избрав тему, знакомится с учебной
и справочной литературой с целью выяснения свойств ис-
8
ходных веществ, получаемого продукта, условий протека-
ния химического процесса. Со свойствами веществ уча-
щиеся знакомятся экспериментально. На этой же стадии
они обдумывают конструкцию прибора, составляют схему
или чертеж прибора, подбирают материалы. Вторая ста-
дия— практическое осуществление замысла: учащиеся
изготовляют отдельные узлы прибора, собирают прибор,
испытывают его, выявляют неисправности, окончательно
отрабатывают конструкцию. После испытания прибора
на него составляют паспорт.
Глава I. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ.
УЗЛЫ ПРИБОРОВ
Выполнение многих демонстрационных опытов по хи-
мии связано с использованием приборов, которые можно
условно подразделить на вспомогательные и узлы при-
боров.
Вспомогательные приборы
Используя вспомогательные приборы, создают опреде-
ленные условия для протекания химических процессов
(температура, перемешивание реакционной смеси, пре-
образование электрического тока, подача кислорода, воз-
духа и т. д.). К ним относят: трубчатые печи, пирометры,
механические мешалки, выпрямители электрического то-
ка, воздуходувки, аспираторы и др.
Приборы для получения высокотемпературного пламени.
Для получения высокотемпературного пламени необ-
ходимо вдувание воздуха в пламя, поэтому такие.прибо-
ры состоят из горелки и воздуходувного устройства. Вду-
вать воздух в пламя можно резиновым баллоном, микро-
компрессором, пылесосом и другими устройствами.
Установка для вдувания воздуха в пла-
мя горелки резиновым баллоном с двумя
шарами. Схема установки для вдувания воздуха в
пламя горелки дана на рисунке 1. Основные части ее:
ножное пружинное приспособление с резиновым балло-
ном от пульверизатора и бутыль с клапаном Бунзена.
Ножное пружинное приспособление состоит из двух до-
сок: нижняя — длиной 26 см, шириной 11 см, толщиной
2,5 см; верхняя — длиной 20 см, шириной 8,5 см, толщи-
ной 2,5 см. Для шара баллона в досках делают овальные
10
Рис. 1. Установка для вдувания воздуха
в пламя горелки.
тлубления размером 4,5X6 см. Пружину прикрепляют
келезными пластинками к нижней и верхней доскам.
Для регулирования дутья конец трубки пульверизато-
ра соединяют со,склянкой, которую плотно закрывают
пробкой с двумя отверстиями. В отверстия вставляют две
стеклянные трубки 2 и 3 диаметром 0,45 см, изогнутые
под прямым углом. На стеклянную трубку 2 надевают
клапан1 Бунзена 1. При вдувании воздуха клапан про-
пускает его в сосуд; обратно воздух выйти не может, так
как стенки клапана сжимаются. Стеклянную трубку 3 со-
единяют с паяльной трубкой 4, которую укрепляют на
деревянной подставке (рис. 2).
Высота подставки 7,5 см, длина 24 см, ширина 10 см.
С трех сторон ее прибивают бортики высотой 1,5—2 см.
На них делают углубления (диаметром 0,5—0,7 см) для
трубок. На расстоянии
3 см от торцовой части
подставки просверли-
вают круглое отверстие
диаметром 2 см. В него
вставляют пробку со
стеклянной паяльной
Рис. 2, Подставка для горелки.
1 Резиновая трубка длиной 5 см с небольшим продольным раз-
резом; один конец ее закрывают кусочком стеклянной палочки нли
резиновой пробкой.
.11
Рис. 3. Установка для карбюрирования воздуха.
трубкой. Регулируя положение паяльной трубки по отно-
шению к пламени, можно получить различной' формы
пламя.
Установка для карбюрирования в о з д у-
х а. Карбюратор служит для вдувания воздуха вместе с
парами горючего (бензином) в пламя, что позволяет соз-
дать высокую температуру (рис. 3).
На подставке помещают склянку 1 с клапаном Бун-
зена и двугорлую склянку 2, до половины заполненную
древесными стружками и бензино'м (стружка нужна для
создания большей поверхности испарения бензина). Воз-
дух из склянки 1 поступает в двугорлую склянку. Про-
булькивая через бензин, воздух насыщается ёгр парами и
направляется в широкую стеклянную трубку 3, внутри
которой помещают несколько медных сеток 4 (для пре-
дохранения от взрыва в случае проскока пламени). За-
»2
тем пары бензина с воздухом проходят в паяльную
трубку 5.
В двугорлую склянку наливают бензина не более по-
ловины ее объема. По мере испарения в склянку доливают
новую порцию бензина (делают это не во время работы
прибора). Стеклянная трубка с медными сетками удер-
живается стойкой.
Бензиновый аппарат с ножным мехом.
Бензиновый аппарат (рис. 4) с ножным мехом, предна-
значенный для зуботехнических работ (его можно приоб-
рести в магазинах медоборудования), используют при
получении высокотемпературного пламени. Он состоит из
горелки-пистолета 1, резервуара 3, меха 5. Резиновым
шлангом 4 мех соединяют с резервуаром и горелкой. При
нажиме на крышку меха воздух нагнетается в резиновый
аккумулятор, который находится внутри меха и защищен
металлическим предохранительным колпаком. Из акку-
мулятора воздух поступает в резервуар с бензином. За-
тем смесь паров бензина и воздуха направляется в горел-
ку. Поворотом крана 2 регулируют подачу горючей
смеси.
В работе с аппаратом следует соблюдать меры пре-
досторожности, указанные в инструкции.
Пылесос в качестве воздуходувки. Для
нагнетания воздуха в резервуар с бензином вместо нож-
ного меха можно взять пылесос любой марки. При поль-
Рис. 4. Бензиновый аппарат.
13
4
Рис. 5. Использование пылесоса для вдувания
воздуха в пламя горелки.
зовании пылесосом «Урал ПР-1»1 отверстие для выхода
воздуха закрывают пробкой 1 с газоотводной трубкой, к
которой присоединяют тройник. Один конец тройника со-
единяют с резервуаром 2, а другой, закрытый зажимом
при необходимости, — с другим прибором. Для улавлива-
ния брызг бензина ставят коническую колбу 3. Карбюри-
рованный воздух направляют в горелку. Объем пламени
устанавливают регулятором 4.
Во избежание перегрева пылесоса его непрерывная
работа допустима в течение 20 мин. Однако работу пы-
лесоса можно удлинить, если включить его в сеть через
регулятор напряжения. Хорошее пламя получается при
напряжении 50 в.
Пылесос можно также применить для вдувания воз-
духа в пламя газовых или керосиновых горелок,-
Использование ми кро ко м п рес с оро в
МК-Л и ВК-1 как воздуходувки. Для подачи воз-
духа в пламя горелки следует использовать микрокомп-
рессоры, которые предназначаются для насыщения воз-
духом воды аквариумов.
В продаже имеются микрокомпрессоры МК-Л и ВК-1-
Подача воздуха в них осуществляется за счет колебатель-
ных движений диафрагмы, создаваемых взаимодействи-
ем переменного поля электромагнита и постоянных полей
вибратора. Поступление воздуха контролируется с помо-
1 См.: Горемыкин В. Н, Приспособление пылесоса
«Урал ПР-1» в качестве воздуходувки для паяльной горелкн.—
«Химия в школе», 1957, Ns 4.
14
Рнс. 6. Установка для вдувания воздуха с помощью микро-
компрессора.
щью регулировочных винтов. Максимальная производи-
тельность микрокомпрессора обеспечивается при враще-
нии винта до упора в направлении, указанном стрелкой
на корпусе. В микрокомпрессоре МК-Л один боковой вы-
ход подаваемого воздуха, а в микрокомпрессоре ВК-1 их
два. На рисунке 6 дан микрокомпрессор МК-Л, его мон-
тируют на подставке, на которой помещают приспособле-
ние для горелки. Трубку от бокового выхода компрессора
соединяют со стеклянной трубкой, вставленной в под-
ставку для горелки. Микрокомпрессор можно также при-
менить для вдувания воздуха в пламя газовых или керо-
синовых. горелок.
Высокотемпературная керосиновая го-
релка. Высокую температуру пламени можно полу-
чить вдуванием воздуха в керосиновую горелку (рис. 7).
Ее особенность состоит в том, что она позволяет получить
вертикальное пламя.
Для изготовления горелки используют консервную
банку высотой 10—12 см и диаметром 8—9 см (рис. 7. fl).
В дне банки на расстоянии 2 см от края вырезают круг и
припаивают расширенным концом воронкообразную
трубку 1 (рис. 7, б). В верхней же части банки на рас-
стоянии 3 см от края вырезают внутрэдний круг, в кото-
рый вставляют горелку с фитилем (рис. 7, в). Приспо-
собление, перемещающее фитиль в горелке, делают из!
жести. Полоску оцинкованного железа толщиной 0,2 см
сгибают в трубку 2. В ней нарезают метчиком резьбу для
винта 3. Эту трубку вставляют в трубку с большим диа-
1S
метром—втулку 4. Пре-
жде чем сгибать полос-
ку жести, в трубке-втул-
ке делают прорезь по
наклонной на отрезке
длиной 2,5 см с четырь-
мя зазубренными углу-
блениями. К втулке
снизу (на расстоянии
2 см) припаивают кру-
жок из оцинкованного
железа, который закры-
вает отверстие в верх-
ней части банки.
Банку-резервуар на-
полняют керосином и
вместе с горелкой уста-
навливают на треногу
(рис. 7, г). Треногу свя-
зывают с кольцом 5
Рис. 7. Высокотемпературная	тремя металлическими
керосиновая горелка.	полосками 6. В КОЛЬЦО
вставляют пробку 7 со
стеклянной трубкой. Ее вводят в воронкообразную труб-
ку /. Воздух в горелку подают через трубку 8.
Воздуходувка, газометр и аспиратор в
одном приборе. Для многих опытов по химии необ-
ходимы воздуходувка, газометр и аспиратор. Функции
этих трех приборов может выполнить один.
Вариант первый. Прибор, представленный на рисун-
ке 8, состоит из двух бутылей А и Б емкостью 3—4 л. Бу-
тыли закрывают резиновыми пробками со стеклянными
трубками 3, 4, 6, 7, изогнутыми под прямым углом. Труб-
ки 4 и 6 доходят до дна бутылей, их соединяют резиновой
трубкой (длина 150 см). К концам трубок 3 и 7 присо-
единяют резиновые трубки со стеклянными кранами или
зажимами 1 и 8,_
При пользовании данным прибором как воздуходув-
кой следует одну из бутылей наполнить водой и помес-
тить на высокое место (демонстрационный стол), а пус-
тую поставить на пол. Краны держать открытыми. Чем
больше расстояние по высоте между бутылями, тем силь-
нее будет подача воздуха в нужный прибор.
Этот прибор может служить и газометром. Тогда бу-
16
тыль А заполняют во-
дой и по трубке 2 (при
открытых кранах) пус-
кают ток кислорода или
другого газа. Вода из
бутыли А под давлени-
ем газа переходит по
трубке в бутыль Б. По-
сле заполнения бутыли
газом краны у резино-
вых трубок закрывают.
При работе с газом
бутыль Б с водой под-
нимают выше бутыли
А, открывают краны и
присоединяют резино-
вую трубку 2 к прием-
нику газа. Под давле-
нием воздуха вода, на- Рис. g Воздуходувка, газометр
ходящаяся в бутыли Б, н аспиратор (вариант первый),
будет вытеснять газ из
бутыли А.
Описанным прибором можно воспользоваться как ас-
пиратором. Для просасывания газа через демонстрацион-
ный прибор к нему присоединяют бутыль А с водой (кра-
ны открыты) и ставят ее выше бутыли Б. Чем больше
разница между уровнями этих бутылей, тем сильнее бу-
дет протекать процесс просасывания.
Вариант второй. Прибор, изображенный на рисунке 9,
монтируют на подставке с двумя стойками. В углубления
стоек помещают стержни /, прикрепленные к согнутым
металлическим скобам 2. Концы скоб приклепывают к
зажимным полукольцам 3, которые служат для укрепле-
ния склянок. Склянки закрепляют прижимными винта-
ми 4. На рисунке 9, б показано устройство зажимных
колец.
Склянки А и Б с тубусами герметично закрывают ре-
зиновыми пробками с тремя отверстиями. В них встав.-
ляют стеклянные трубки 6, 7, 8, 9 с кранами. Тубусы
склянок закрывают резиновыми пробками, в которые
вставляют стеклянные трубки 10 и 11 с кранами.
Действие прибора как газометра. Склянку А заполня-
ют водой. Затем пускают газ через трубку 6. Вытеснен-
ная вода стекает в склянку Б по трубке С. Воздух из
17
Рис. 9. Воздуходувка, газометр и аспиратор (вариант второй).
склянки Б будет выходить по трубке 7 с открытым кра-
ном. Остальные краны должны быть закрыты. При рабо-
те с газом склянки меняют местами и закрепляют винта-
ми 5. Склянка Б с водой окажется вверху, открывают
краны 6, 9, 10, тогда вода по трубке 9 перетечет из склян-
ки Б в склянку А. Газ из склянки А будет вытесняться по
трубке 6.
Действие прибора как воздуходувки. Склянку А за-
полняют водой, кран трубки 7 открывают, а трубку при-
соединяют к прибору, в который подается воздух. Затем
открывают краны трубок И и 8. Под давлением воздуха,
поступающего по трубке 11, вода будет протекать из
склянки А в склянку Б, вытесняя из нее воздух.
Действие прибора как аспиратора. Склянку А запол-
няют водой, открывают краны трубки 8 и И. Соединя-
ют трубку 11 с прибором, который просасывает газы; во-
да, перетекая в склянку Б, вытесняет из нее воздух через
кран трубки 7.
18
Электроприборы
Трубчатые печи. Удобными нагревательными
приборами являются трубчатые печи. Они предназначе-
ны для обогрева реакционных трубок, их можно исполь-
зовать для озоления и прокаливания веществ.
Для изготовления самодельной трубчатой печи ис-
пользуют железную или фарфоровую трубку 1 длиной
50—55 см, диаметром около 2,5 см (рис. 10). Ее равно-
мерно обмазывают массой, приготовленной из асбесто-
вой ваты (добавляют растворимое стекло), или обвер-
тывают асбестовым картоном 4. Толщина покрываемого
слоя 3—5 мм, концы трубки на 4—5 см оставляют сво-
бодными. Затем на трубку наматывают нагреватель (две
спирали 2, 3 от электроплитки мощностью 600 вт). Каж-
дую спираль вытягивают до 2 м. У одной спирали концы
растягивают и выпрямляют до 20 см, у другой также вы-
тягивают один конец. Затем один из концов первой спи-
рали закрепляют в виде кольца в начале асбестирован-
ной части трубки, а всю спираль плотно наматывают на
трубку. Второй конец закрепляют так же, как и первый.
Расстояние между витками 3 см. На трубке оставляют
концы спиралей длиной по 10 см.
Нерастянутый конец второй спирали прикручивают к
узлу кольца, получившегося при закреплении первой спи-
n/WWWWWWWWJ^
WAAAAAAA/WWVWV-y
5
Рис.. 10. Схема трубчатой печи.
19
рали, и наматывают ее на трубку так, чтобы ее витки
ложились между витками первой спирали и не касались
между собой. Конец второй спирали закрепляют рядом с
концом первой (они не должны соприкасаться). От вто-
рой спиралй оставляют конец длиной 10 см.
Спирали покрывают теплоизоляционным слоем 5
(размоченный асбестовый картон или вата) толщиной
2,5 см. Концы спирали выводят наружу для подключе-
ния к сети. Трубку подсушивают над электроплиткой или
пламенем в течение нескольких часов. После удаления
воды ее прокаливают еще час, включая обе спирали по-
следовательно в сеть переменного тока, а затем включа-
ют только одну. Трубку сверху покрывают кожухом
(жестью). Теперь печь готова к опытам.
К концам спирали 6, 7, 8 прикрепляют провода для
включения печи в сеть. Чтобы включить две спирали по-
следовательно, соединяют концы спиралей 7, 8 согласно
схеме на рисунке 10, б (температура печи 350—450°С).
Для включения одной из спиралей к сети присоединяют
концы 6 и 7 или 6 и 8. Для параллельного включения
спиралей концы 7 и 8 соединяют между собой проводом,
который подводят к одной из клемм; к другой клемме ис-
точника тока подводят провод, соединенный с концом 6
(температура внутри печи 800—900°С).
Печь включают в сеть переменного тока через реостат
или регулятор напряжения. Ее укрепляют горизонталь-
но или наклонно на двух металлических штативах. После
работы печь вычищают, промывают и просушивают.
В некоторых школах имеются промышленные трубча-
тые печи различной конструкции. Наиболее пригодна в
школьных условиях горизонтальная печь. Она снабжена
реостатом или терморегулятором, что дает возможность
регулировать температуру. В трубчатых печах может
быть температура 1000—1200°С. Описание и правила
пользования псчыо даны в инструкции.
Трубчатые печи и нагреватели с исполь-
зованием готовых узлов. Небольшие трубчатые
печи и электронагреватели для школьного химического
кабинета могут быть выполнены из готовых узлов быто-
вых электронагревательных приборов (рефлектора,
электросамовара и др.), имеющих круглую керамику с
отверстием в середине. Такие узлы можно приобрести
в магазинах электротоваров.
Вариант первый. Для изготовления трубчатой печи
20
Рис. 11. Трубчатая печь на основе готового
узла (вариант первый).
берут нагревательный элемент электросамовара (рис.
11, а). В нем один вывод спирали переносят из централь-
ного отверстия на боковую сторону, второй — закрепля-
ют на противоположной стороне керамики. Осторожно,
сверлом (диаметром 15 мм) рассверливают узкую часть
керамики до образования сквозного ровного отверстия.
Спираль сверху покрывают теплоизоляционным слоем
асбеста, а затем заключают в кожух. Его изготовляют из
металлической полоски 250X115 мм и толщиной 0,5—
0,6 мм. Полоской обтягивают керамику. Концы полос-
ки загибают под прямым углом, при этом образуется бор-
тик длиной 18 мм. В бортике сверлят отверстия под вин-
ты, крепящие кожух (рис. 11, б). Во время работы печь
зажимают за бортик в лапке лабораторного штатива. Во
внутреннее отверстие печи вставляют трубку-реактор
(стеклянная, фарфоровая, кварцевая, металлическая).
Самодельная трубчатая печь может включаться не-
посредственно в сеть или через регулятор напряжения,
позволяющий плавно регулировать температуру. Конт-
роль за температурой в течи может быть проведен с по-
мощью термопары или предварительного градуирования
нагрева печи с помощью термометра и шкалы регулято-
ра напряжения.
Вариант второй. На основе цилиндрического рефлек-
торного элемента (рис. 12, а) можно собрать другой уни-
версальный нагревательный прибор, который использу-
ют и как трубчатую печь (рис. 12, б) и как нагреватель.
Из керамики этого элемента удаляют токосъемные пла-
стинки. В оставшиеся отверстия вставляют удлиненные
винты и закрепляют их гайками с наружной стороны.
Под гайки крепят и выводы спирали. Для закрепления
нагревателя в лапке штатива вырезают фланец из лис-
тового алюминия толщиной 2—3 мм, диаметром 70 мм,
с выступом 40X30 мм. В центре фланца рассверливают к
21
Рис. 12. Трубчатая печь и нагре-
ватель на основе готового узла
(вариант второй).
конусный элемент рефлектора
расширяют отверстие ди-
аметром 30 мм. Фланец
крепят к основанию кера-
мики при помощи винтов.
Для уменьшения тепло-
вых потерь спираль за-
крывают слоем асбеста.
При использовании на-
гревательного элемента в
качестве трубчатой печи
его закрепляют горизон-
тально, а в случае как на-
гревателя — вертикаль-
но, при этом в нижнюю
часть отверстия плотно
вставляют пробку из ас-
беста.
Вариант третий. Осно-
вой нагревателя служит
(рис. 13,о). В нем удаля-
ют токопроводящую контактную шпильку. Освободив-
шийся конец спирали .закрепляют в верхней части ке-
рамики. Затем берут наружную часть электропатрона
с резьбой, помещенной в диэлектрический корпус.
В резьбу ввертывают цоколь нагревателя. Нагреватель
закрепляют в лапке штатива за корпус электропатро-
па (рис. 13, б).
Вариант {четвертый. .Простыми самодельными на-;
тревателями, позволяющими получать высокие темпе-
ратуры порядка 800—1000°С, являются нагреватели,
изготовленные из нихромовой проволоки 0,8—0,9 мм,
намотанной на трубку-реактор из *кварцевого стекла,
или фарфора (рис. 14). При использовании металличе-
ских трубок их предварительно покрывают слоем ас-
беста или шамота.
Для равномерного распределения витков спирали
на трубке ее покрывают асбестовой массой (см. стр. 31).
Такие нагреватели включают в сеть через понижаю-»
щий трансформатор или регулятор напряжения. На-!
пряжение и температуру нагрева подбирают экспери-
ментально.
Регуляторы напряжения. Регуляторы на-
пряжения (школьные, выпускают двух типов: РНШ-55
и РНШ-56) предназначены для плавного регулирова-
22
Рис. 13. Нагреватель
на основе готового узла.
Рис. 14. Нагреватель
с использованием трубки.
ния напряжения переменно-
го тока в диапазоне от нуля
до 250 в (рис. 15). При поль-
зовании ими следует строго
придерживаться инструкции.
Электролити ч е с-
кие реостаты. При от-
сутствии регулятора напря-
жения можно изготовить
для регулирования накала
проволоки в электростекло-
резах, в приборах с внутрен-
ним электронагревом, в
катализаторных стержнях
реостат сопротивления
(рис. 16).
В стеклянный сосуд ем-
костью не менее 3 л (боль-
шой эксикатор) наливают
2,5 л 0,25—0,40-процентного
раствора хлорида натрия
(можно растворы медного
купороса, соды и других со-
лей той же концентрации).
Сосуд с раствором закрыва-
ют фанерной крышкой с про-
дольным вырезом, в котором
удерживаются два электрода (медные или железные
пластины) с Леммами. Электрод 1 закрепляют непод-
вижно, а электрод 2 передвигают в продольном вырезе
крышки.
На крышке вдоль выреза наносят шкалу с делениями,
каждое деление соответствует определенному сопротив-
лению. Деления устанавливают опытным путем^ Реостат,
проволоку и выключатель соединяют последовательно.
На рисунке 17 показан другой вариант электролити-
ческого реостата. Стеклянную банку емкостью 2—3 л
закрывают пробкой, в которую вставляют два железных
или медных стержня (диаметром 3—5 мм) с клеммами.
Один из электродов остается неподвижным, а другой по-
гружают в электролит на необходимую глубину.
Термопары. Для измерения высоких температур
используют термопару. Она представляет собой спай, со-
стоящий из двух разнородных металлических проволок
23
Рнс. 15. Регулятор напря-
жения.
Рис. 16. Электролитический рео-
стат (вариант первый).
(термоэлектродов). При нагревании спая в цепи возника-
ет слабый электрический ток, величина которого возра-
стает при увеличении разности температур в местах сое-
динения проводников. На этом свойстве основано изме-
рение температуры (рис. 18).
Термопару используют для измерения температур
только при наличии соответствующей шкалы прибора,
измеряющего э.д.с. термопары.
Градуировку шкалы можно произвести следующим
образом. Нагревают дистиллированную воду до 50°С и
помещают в нее спай, отмечают отклонение стрелки мил-
ливольтметра. То же самое нужно проделать при темпе-
ратуре кипения дистиллированной воды (100°С) и сде-
лать отметку. Можно поступить по-другому: поместить
горячий спай в кипящую воду (100°С) и заметить откло-
нение стрелки.
Рис. 17. Электро-
литический рео-
стат (вариант
второй).
Полученный промежуток делят на две
части (цена деления 50°С) или на че-
тыре (цена деления 25°С). Так как
между температурой горячего спая и
термоэлектродвижущей силой, (э.д.с.)
прямолинейная зависимость, то. на
шкале откладывают равные промежут-
ки.
При пользовании термопарой не
следует менять милливольтметр, ина-
че необходимо будет снова градуиро-
вать термопару.
Электро мешалка. Схема при-
» бора показана на рисунке 19, а. При-
бор состоит из: а) электромотора 1 на-
пряжением 127 или 220 в типа ДГ-1 на
1800 об/мин; мотор заключен в метал-
лическую коробку, к которой припаян
24 -
стержень для крепления
к штативу. От мотора вы-
веден электрошнур с вил-
кой;
б)	двух шкивов (од-
но- или двухступенча-
тых) на валу мотора и ве-
домом валу 4, соединен-
ных тросиком 3;
в)	затвора 5;
г)	стеклянной мешал-
ки 6 длиной 30—35 см\
Рис. 18. Термопара с милли-
вольтметром (пирометр).
д) трехгорлой колбы 7.
В ее широкое отверстие вставляют пробку с мешалкой,
в узкое — термометр и холодильник.
Мешалку можно изготовить из стеклянного стержня
длиной 40 см, диаметром 0,5—0,6 см. Возможны различ-
ные формы стеклянных мешалок (рис. 19, в, I, II, III, IV).
Она может быть из резиновой трубки длиной 7—8 см, у,
которой сделаны четыре надреза по образующей (рис.
19, в, V). Такая мешалка удобна для сосудов с узким
горлом и для жидкостей с невысокой вязкостью. Чтобы
Рис. 19. Электромешалка.
25
она не вибрировала, применяют стеклянный затвор
(рис. 19, б). Он состоит из корпуса 8 с внутренней труб-
кой 9. Стеклянную трубку 10 погружают в затвор на оп-
ределенную глубину (надевают на внутреннюю трубку)
и соединяют со стержнем мешалки 11.
Собирают мешалку так, как показано на рисунке.
Электромотор укрепляют на штативе. В пробку трехгор-
лой колбы вставляют корпус затвора, через внутреннюю
трубку затвора пропускают стержень мешалки 6. Верх-
ний конец ее закрепляют на ведомом валу резиновой
трубкой и следят за тем, чтобы трубка 10 не касалась
стенок корпуса затвора. Затем проверяют, не болтается
ли мешалка при вращении. После этого в корпус затво-
ра наливают 0,5—0,75 его объема глицерин. При поста-
новке опыта к пробке с затвором присоединяют трехгор-
лую колбу с реакционной смесью’ (ее должно быть не
более 7з объема). Чтобы пустить в действие мешалку,
соединяют тросиком шкивы и включают в сеть мотор. Не
следует сообщать ей большое число оборотов (регулиру-
ют подбором напряжения), так как это может привести к
расплескиванию жидкости или к поломке мешалки.
Выпрямители тока на диодах. Диод — по-
лупроводниковый прибор, проводящий электрический
ток в одном направлении. Основой диода является полу-
проводниковая пластинка (из германия, кремния и др.).
В диоде различают анод и катод. При подаче переменно-
го напряжения на анод диода последний будет проводить
положительные полупериоды, а при попадании на анод
отрицательных полупериодов диод закрывается и не про-
водит тока.
Выпрямители по схемам разделяют на одно- и двух-
полупериодпые. Это относится и к полупроводнико-
вым выпрямителям. На рисунке 20, а показана схема од-
нополупериодного выпрямителя, а на рисунке 20, б —
двухполупериодного, собранного по мостовой схеме. В ней
задействовано четыре диода, которые работают парами
поочередно в каждый полупериод. Каждый из диодов Д1,
Д2, ДЗ, Д4 является плечом моста. Последовательное
включение диодов в плече позволяет увеличить прямое
напряжение, как это видно из примера, данного на ри-
сунке 21: оно больше напряжения одиночного диода во
столько раз, во сколько увеличено число диодов, вклю-
ченных последовательно в плече (на рисунке 21 в три ра-
за), при этом сила выпрямленного тока не изменяется.
26
Рис. 20. Схема однополупериодного (а) и двух-
полупериодного (б) выпрямителя.
При необходимости увеличения силы выпрямленного то-
ка диоды в плече включают -параллельно, как показано
на рисунке 22.
Лабораторные полупроводниковые выпрямители мо-
гут быть собраны на различных марках диодов серий Д7,
Д226, Д214, Д302—305 и др. Это зависит от назначений и
параметров выпрямителя. Указанные марки диодов мо-
гут быть заменены другими. Сведения о них можно найти
в справочнике полупроводниковых приборов.
Рис. 21. Схема последовательного включения
диодов.
27
Рис. 22. Схема параллельного включения диодов.
Для изготовления выпрямителей используют изоля-
ционные материалы (гетинакс, текстолит, органическое
стекло, фанера и др.), штырьки, клеммы. Выпрямитель
монтируют на плате 60X40 мм (рис. 23). В точках А, В и
С сверлят отверстия, в которых закрепляют штырьки
или клеммы для диодов и перемычек. Схема включения
выпрямителя видна из рисунка. Диод Д своим положи-
Рнс. 23. Монтирование выпрямителя
на плате.
тельным выводом присоединяют или припаивают к клем-
ме А, а отрицательным — к клемме В. К точкам А, С
подводят переменное напряжение, а к точкам В, С под-
ключают нагрузку R, рассчитанную на мощность данного
выпрямителя. Марку диодов выбирают в зависимости от
протекающего через них тока.
Для изготовления выпрямителя по мостовой схеме
требуется четыре диода, плата 70X50 мм, четыре клеммы
или контактных винта.
В плате сверлят четыре
отверстия/!, В, С, Е ди-
аметром 1,5 мм под ди-
оды и четыре отверстия
диаметром 4—5 мм под
клеммы или контакты.
Отверстия располага-
ют так, как показано
на рисунке 24.
Выпрямитель соби-
рают с обратной сторо-
28
ны платы (рис. 25) в определенной последовательности: в
отверстие Л вставляют положительные выводы Д1 и Д4.
В отверстие В — отрицательный вывод диода Д1 и поло-
жительный— Д2. В отверстие С — отрицательные выводы
Д2, ДЗ. В отверстие Е — положительный вывод ДЗ и от-
рицательный Д4. Выводы попарно спаивают с обратной
стороны и получают выпрямитель по мостовой схеме.
Точки В, Е соединяют проводами при помощи пайки с
клеммами 1, 2. На них подают сетевое напряжение. Точки
А, С соединяют с клеммами 3, 4, к которым подключают
нагрузку, питаемую постоянным током. Выпрямитель за-
крывают пластинкой из изоляционного материала.
В углах платы сверлят четыре отверстия, в которых
крепят шпильки длиной 30 мм (они придают устойчивое
положение плате с выпрямителем). При прохождении
больших токов для отвода теплоты диоды крепят на ра-
диаторах. В качестве радиаторов используют металли-
ческие пластины. Для удобства и безопасности работы с
выпрямителем его помещают в защитный кожух.
Электролитический выпрямитель. При
отсутствии в школе источников постоянного тока (акку-
муляторов, батарей), а также современных выпрямите-
лей можно изготовить содово-алюминиевый выпрями-
тель. Непрерывный постоянный ток получается тогда,
когда несколько содово-алюминиевых выпрямителей со-
единяют в одну батарею (схема Грэца, рис. 26). Ее раз-
мещают в небольшом ящике, разделенном на четыре ча-
сти — гнезда. В каждое гнездо ставят выпрямитель. Он
состоит из небольшой банки емкостью 100—150 мл, за-
крывающейся крышкой. К крышке присоединяют две
Рис. 24. Подготовка платы для из- Рис. 25. Монтаж выпрями-
готовл'еиня выпрямителя по мосто-	теля,
вой схеме.
29
Рис. 26. Электролитический выпрямитель.
клеммы, одной из них закрепляют железный стержень,
другой — алюминиевый. После этого в банку наливают
8-процентный раствор питьевой соды или 10-процеитный
раствор карбоната аммония.
Для уменьшения разогревания электролита 4/s дли-
ны алюминиевого стержня покрывают резиновой труб-
кой. Нижнюю часть стержня оставляют оголенной, тог-
да разогревание будет происходить только внизу, умень-
шая повышение температуры всего раствора.
Выпрямители соединяют по схеме, как показано на
рисунке. К клемме 1 подводят провода от двух алюми-
ниевых стержней; к клемме 3 — провода от двух желез-
ных стержней; к клеммам 2, 4 — провода от железного и
алюминиевого стержней; провода, отходящие от клемм 1
и 3, прикрепляют к прибору, для работы которого тре-
буется постоянный ток. Провода, отходящие от клемм 2
и 4, подводят к осветительной сети.
Если ограничиться одним содово-алюминиевым вы-
прямителем, то получается прерывистый ток.
Узлы приборов
При монтаже многих приборов, предназначенных для
цемонстрапии различных опытов, используют одни и те
же детали, называемые узлами. Применение узла связа-
но с определенным физическим или химическим про*
цессом.
10
Узел — необходимая часть прибора. В некоторых
опытах они могут быть использованы как самостоятель-
ные приборы (колба с капельной или делительной во-
ронкой для многих опытов служит узлом, но при полу-
чении хлора или других газов является самостоятельным
прибором). Узлов приборов значительно больше, чем
указано в книге. Это зависит от ассортимента стеклян-
ной посуды и материалов, которыми располагают хими-
ческие кабинеты школ, а также от практического опыта
учителей химии.
Трубки с внутренним электронагревом.
Высокую и постоянную температуру можно создать в
трубках с внутренним электронагревом. В них проводят
демонстрационные опыты: получение оксида углеро-
да (II), разгонку нефти, каталитическое окисление окси-
да серы (IV) в оксид серы (VI) и аммиака до азотной
кислоты, реакции взаимодействия твердых и газообраз-
ных веществ и др.
В фарфоровую (или кварцевую) трубку / (рис. 27)
на 2/з ее длины помещают спираль 2 от электроплитки.
Концы спирали контактируют с электропроводами 3.
Фарфоровую трубку вводят в кожух холодильника 4.
Длина ее должна быть на 2—3 см больше длины ко-
жуха холодильника. Фарфоровую или кварцевую трубку
скрепляют с кожухом холодильника. Для этого резино-
вые трубки надевают на концы холодильника и помеща-
ют в него катализатор. Вместо кожуха холодильника
можно применить широкую трубку из обычного стекла.
Электронагревательные и катали за-
торные (контактные) стержни. На рисунке 28, а
показан электронагревательный стержень. Для его изго-
товления берут спираль сопротивления (28, б, ее исполь-
зуют на лабораторных занятиях на уроках физики),
состоящую из двух металлических стержней (/ и 2), со*
единенных спиралью 3. Стержни укрепляют на пласт*
/	2
.4
Рис. 27. Трубка с внутренним электронагревом.
3f
массовой пластине с по-
мощью клемм. Из этой де-
тали удаляют спираль 3.
Один металлический стер-
жень (2) сгибают и закреп-
ляют в клемме, второй стер-
жень спирали сопротивле-
ния заменяют более удли-
ненным (4): длина его
20 см, а диаметр 2 мм\ этот
стержень должен иметь та-
кой же изгиб, как и первый
стержень (2). На стержни
надевается резиновая проб-
ка.
Стержень (2) с помощью
шайбы и гайки прикрепля-
ют к резиновой пробке. На
стержень (4) наносят изоля-
ционную массу *, поверх ко-
торой наматывают спираль 5
(от электроплитки). Один
конец спирали прикрепляют к стержню 2, второй — к вы-
ступающему сверху концу стержня 4, на котором имеет-
ся нарезка с шайбой и двумя гайками.
При наматывании спирали на стержень необходимо
проследить за тем, чтобы витки спирали не прикасались
друг к другу, иначе они сплавятся. Интервал между вит-
ками должен быть 20—30 мм. Во избежание движения
витков по стержню их вдавливают в массу, при этом спи-
раль не должна касаться стержня. Затем стержень про-
сушивают, при этом изоляционная масса плотно приста-
ет к металлу.
Пробку с нагревательным стержнем помещают в стек-
лянную колонку 6. Такие колонки выпускает промышлен-
ность под названием «Колонка поглотительная с тремя
тубусами». Электронагревательные стержни (узлы) мож-
но использовать в монтировании приборов, необходимых
для демонстрации опытов: коксования угля, газифика-
ции топлива, свойств оксида углерода (II), разложения
карбонатов и многих других.
1 Асбестовую вату смачивают силикатным клеем, смесь пере-
мешивают до образования густой кашицы. Кашицу наносят тонким
слоем на металл.
39
Особенность электрона-
гревательного стержня в том,
что его легко превратить в
катализаторный узел. Для
этого достаточно на поверх-
ность изоляционного слоя
стержня (4) нанести соот-
ветствующую катализатор-
ную массу Поверх массы
наматывают на стержень
спираль и закрепляют ее
так же, как при изготовле-
нии электронагревательного
узла. Их можно использо-
вать в приборах для получе-
ния серной кислоты, аммиа-
ка, для окисления аммиака,
крекинга нефти и других
опытов. Во всех случаях
применения нагревательных
Рис. 29. Газометр малого
объема.
и катализаторных узлов накал спирали на стержне уста-
навливают регулятором напряжения или реостатом.
Газометры малого объема. Для приборов,
связанных с изучением свойств ядовитых или взрывоопас-
ных газов, например, оксида углерода (II), ацетилена,
сероводорода и других веществ, удобно применять не-
большие газометры. Они дают возможность регулиро-
вать подачу газа при проведении химических опытов,
экономят исходное сырье и продукт реакции. Малый га-
зометр можно использовать для проверки прибора на гер-
метичность.
Газометр состоит из двух 0,25—0,5-литровых сооб-
щающихся сосудов (рис. 29), например колб, плоскодон-
ных или конических. В сосуд 2 вставляют пробку, через
которую проходят три трубки: по одной из них посту-
пает газ; по другой, доходящей до дна сосуда,— вода;
третья трубка, заканчивающаяся краном и трубкой с от-
тянутым концом, служит для использования собранного
газа. Если необходимо показать горение газа, достаточ-
но открыть кран и поднести горящую лучину. При этом
вода будет вытеснять газ из сосуда. Для демонстрации
1 Берут асбестовую вату и порошок катализатора (в отноше-
нии 5:1), добавляют силикатный клей. Массу перемешивают до по-
лучения густой кашицы.
2 Заказ о587
33
Рис. 30. Горелка для сжи-
гания газов
других свойств газов (восста-
новление, гидратация, броми-
рование, окисление) к оттяну-
тому концу присоединяют стек-
лянную трубку.
При пользовании газомет-
ром необходимо следить за
тем, чтобы вода в сосуде 2 не
достигала отверстий трубок,
оканчивающихся у пробки. В
противном случае вода подает-
ся в кран, а также заполнит
трубку, по которой проходит
газ для опытов. Это приводит
к неравномерной подаче газа, а
при попытке поджечь его он
или не горит, или горит толь-
ко доли секунды. Необходимо,
чтобы между двумя сосудами
газометра был водяной затвор.
При его отсутствии вода не
будет поступать из сосуда 1 в
сосуд 2.
Горелка для сжигания газов. За неимени-
ем универсальной горелки, выпускаемой промышлен-
ностью, можно изготовить горелку для демонстрации
опытов (горения гремучего газа, водорода в хлоре, ам-
миака и ацетилена в кислороде и другие опыты). Осно-
вой прибора является тройник, через который проходит
стеклянная трубка 4 (рис. 30). Зазор между тройником и
трубкой закрывают резиновой пробкой 5. Так как при го-
рении газов развивается высокая температура, то трой-
ник выходит из строя. Чтобы этого не было, на внутрен-
нюю трубку 4 надевают насадку из небольшой керами-
ческой 1 или кварцевой трубки 2. скрепленной с
внутренней трубкой при помощи резиновой 3. Такую же
керамическую или кварцевую насадку 1 большего диа-
метра укрепляют на тройнике.
Приборы для получения и очистки га-
зов. При отсутствии аппарата Киппа можно изготовить
приборы для получения газов* 2. Они особенно необходи-
’ Можно использовать фарфоровые изоляторы электроспира-’
ли утюга.
2 Во многих опытах он может быть самостоятельным прибором.
34
мы в опытах, где требуется непре-
рывная подача газа под некото-
рым давлением.
Вариант первый. Прибор, ра-
ботающий по принципу аппарата
Киппа, показан на рисунке 31,
Для его изготовления необходи-
мы колба Бунзена, бутылка из
светлого стекла с обрезанным
дном емкостью 250 см3 (можно
взять склянку меньшей емкости,
широкую трубку длиной 15—17 см,
коническую колбу без дна и др.),
кран, стеклянная и резиновая
трубки.
Колбу Бунзена закрывают
пробкой с трубкой так, чтобы ко-
нец ее доходил до дна кодбы. На
Рис. 31. Прибор для по-
лучения газов (вариант
первый).
верхний конец трубки надевают обрезанную бутылку *.
К отростку колбы присоединяют резиновую трубку с кра-
ном. Для более полного отделения кислоты от твердого
вещества в колбу помещают небольшие кусочки стеклян-
ных трубок, сверху их покрывают тонким слоем асбесто-
вой ваты.
Для зарядки прибора в колбу помещают твердое ве-
щество (мрамор, цинк), вставляют в нее пробку с обре-
занной бутылкой и открывают кран. В бутылку наливают
кислоты (серной 1:5 или лучше соляной 1:3, так как з
этом случае соль будет всегда в растворе) столько, что-
бы покрылась поверхность твердого вещества. Когда нач-
нется реакция, закрывают кран, при этом кислота под
давлением газа начнет поступать в «воронку» (бутылку).
Такой прибор благодаря форме колбы устойчив, не тре-
бует много веществ и работает безотказно.
Вариант второй. Можно использовать приборы, рабо-
тающие по принципу сообщающихся сосудов. Один из
таких приборов представлен на рисунке 32. Для его мон 1 *
тирования используют делительную воронку или широ-
кую трубку длиной 14—15 см и диаметром 3—4 см, бу-
тылку или склянку с отрезанным дном, пробку и трубку.
1 Способ обрезания бутылки и других емкостей дан на стра-
нице 129.
35
Рнс. 32. Прибор для
получения газов (ва-
риант второй).
В делительную воронку
вместо притертой пробки встав-
ляют резиновую, через которую
проходит стеклянная трубка.
Для полного удаления кисло-
ты в стенках трубки на уровне
внутренней части пробки дела-
ют несколько отверстий. Дели-
тельную воронку соединяют при
помощи резиновой трубки с со-
общающимся сосудом — обре-
занной бутылкой, склянкой или
широкой трубкой.
Для зарядки прибора дели-
тельную воронку наполняют не-
большим количеством цинка
или мрамора. Затем в нее вста-
вляют пробку с трубкой, соеди-
няющейся с бутылкой, и укреп-
ляют вертикально в лапке
штатива. В обрезанную бутыл-
ку, находящуюся ниже уровня
воронки, наливают кислоту. Для работы прибора бутылку
с кислотой укрепляют выше воронки, открывают кран, тог-
да кислота перейдет в воронку и начнется реакция. Для
прекращения реакции Закрывают кран, а бутылку опу-
скают ниже воронки. При этом кислота, на которую да-
вит выделяющийся газ, быстро перетекает в бутылку
или другой сосуд. Вместо воронки и бутылки можно при-
способить широкие трубки, а для укрепления прибора
использовать не только железный штатив, но и специаль-
ную деревянную подставку со стальными (или другого
типа) зажимами.
Вариант третий. Выпускаемый промышленностью
прибор для получения газов имеет тот недостаток, что он
требует частой перезарядки (в результате скопления «от-
работанной» кислоты). Этот недостаток можно устра-
нить, если в прибор внести некоторые конструктивные
изменения: отрезать дно реакционной пробирки, острые
кромки среза оправить бруском, в нижнее отверстие про-
бирки вставить пробку со сливным краном (рис. 33).
В таком приборе легко сливать «отработанную» кис-
лоту через кран, а свежую кислоту наливать через ворон-
ку. При этом нужно следить, чтобы конец трубки ворон-
3G
ки всегда находился в отрабо-
танной кислоте, создавая гид-
равлический затвор, предуп-
реждающий пропуск воздуха
в реактор. Прибор позволяет
непрерывно получать газы, на-
ходящиеся под некоторым дав-
лением.
Пр-омывные склян-
ки (типа Тищенко). Мно-
гие опыты по химии требуют
промыванйя или осушения га-
зов. Главный недостаток боль-
шинства промывных самодель-
ных склянок в том, что при из-
менении давления внутри ге-
нератора газа (если давление
ниже атмосферного) жидкость
из промывных склянок ' легко
перебрасывается в прибор для
добывания газа. Предлагаемые
Рис. 33. Прибор для полу-
чения газов (вариант тре-
тий).
промывные склянки ис-
ключают переброс жидкости.
Вариант первый. Широкогорлую склянку (рис. 34, а)
емкостью 200—300 мл закрывают резиновой пробкой с
двумя отверстиями: одно — для пробирки с газоотвод-
ной трубкой, а другое — для газоотводной трубки. В дне
пробирки делают небольшое отверстие.
Вместо склянки можно использовать колбу Бунзена.
Вариант второй. Промывная склянка может состо-
ять из двух склянок (рис. 34, б) емкостью 100 мл, соеди-
ненных резиновой трубкой. В каждую из них вставляют
пробку с двумя трубками, одна из которых доходит до
Рис. 34. Промывание склянки.
.37
дна сосуда. На дно склянки наливают жидкость. Когда
газ поступает в склянку J, жидкость может быть перебро-
шена только в склянку -2, но не в прибор.
Прибор для осушения газов твердыми ве-
ществами. Для осушения газов можно применять раз-
личные приборы. Наиболее простой прибор состоит из ши-
рокой стеклянной трубки или обрезанной широкой про-
бирки, в которую помещают твердое вещество для осуше-
ния (едкий натр или, едкое кали, безводный хлорид
кальция, натронная известь и т, д.). Края трубок оп-
лавляют. В широкую трубку с обеих сторон вставляют
пробки с трубками длиной примерно 10 см.
Глава II. ПРИБОРЫ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ОПЫТОВ
ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Приборы для взрыва гремучего газа
Вариант первый. Безопасный и простой прибор 1 для
взрыва гремучего газа показан на рисунке 35.
На деревянном основании размером 18Х15 см крепят
две деревянные стойки высотой 50 см. Расстояние меж-
ду ними 11 см. Стойки соединяют перекладиной. Для
смягчения удара на перекладину прибивают резиновую
трубку 3, свернутую кольцом, или тонкий слой поролона.
От основания до перекладины натягивают направляю-
щие проволоки или стержни 2. К жестяной банке 1 ем-
костью 250—300 мл припаивают ушки, через которые
проходят направляющие проволоки. В дне открытой бан-
ки делают маленькое отверстие и плотно закрывают его
спичкой. Для. амортизации падения банки, а также для
удобства ввода в нее водорода прикрепляют на деревян-
ной подставке 3—4 резиновые пробки толщиной 0,6 мм.
Для демонстрации опыта вынимают спичку (руки
убирают с поверхности банки) и подносят к отверстию
банки конец длинной горящей лучины. При этом банка
взлетает вверх по направляющим проволокам, ударяется
об амортизатор и возвращается в исходное положение.
Вариант второй. Прибор, представленный на рисун-
ке 36, также дает возможность безопасно взрывать грему-
чий газ и другие гремучие смеси (смесь метана или эти-
лена с кислородом). Прибор монтируют на подставке 1
(ее размер 25X15 см), на которой крепят две стойки (2)
высотой 22 см. К стойкам прикрепляют зажимы 3 (зажи-
мы для пробирок), удерживающие пробирки с отводными
стеклянными трубками. Их концы подводят в резиновую
пробку, вставленную в широкую часть муфты холодиль-
1 Садовничий Б. Е. и Назарова В. С; Прибор для
демонстрации взрыва гремучего газа. — «Химия в школе», 1959, №5.
39
ника (отрезок следует отпилить от пришедшей в негод-
ность муфты) или хлоркальциевой трубки. При этом
пробка должна свободно входить в отверстие муфты, да-
вая возможность проникновению воды. Приготовленный
таким образом узел прибора помещают в сосуд с водой
(например, 0,5-литровый стакан или склянка).
Водород в одной из пробирок получают действием со-
ляной кислоты на цинк, а кислород — в другой пробирке
нагреванием перманганата калия. Выходящие из газоот-
водных трубок пузырьки газа смешиваются и поднима-
ются к поверхности воды. Длинной зажженной лучиной
их поджигают. Для взрыва гремучих смесей в мыльных
пузырях используют несколько измененный прибор, дан-
ный на рисунке 37. К верхнему отростку части муфты хо-
лодильника прибора присоединяют при помощи резино-
вой трубки изогнутую стеклянную трубку, опущенную в
фарфоровую чашку с мыльным раствором (рис. 37). При
поднесении длинной зажженной лучины к образующимся
мыльным пузырям со смесью гремучего газа они взры-
ваются.
Эвдиометр
Демонстрацию объемных отношений, вступающих в
реакцию водорода и кислорода, проводят в эвдиометре.
Рис. 36. Прибор для взрыва гремучего газа
(вариант второй).
Рис. 35. Прибор для
взрыва гремучего га-
за (вариант первый).
40
15 мм. В верхней части ее наносят 4 деления ценой 1,5 см.
Трубку закрывают пробкой с двумя медными или желез-
ными стержнями (электродами) сечением 0,5—1 мм.
Пространство между пробкой и верхним концом трубки
заполняют менделеевской замазкой. Концы стержней
внутри трубки сдвигают друг к другу на расстояние
0,5 см. Если источником взрыва газов будет служить ин-
дукционная катушка, то концы стержней в трубке эвдио-
метра не соединяют. Взрыв газов произойдет за счет ис-
крового разряда между электродами. При использова-
нии регулятора напряжения электроды эвдиометра соеди-
няют проволокой от электроспирали. Взрыв газов в этом
случае произойдет за счет накала проволоки.
Эвдиометр наполняют охлажденной кипяченой водой,
опускают в сосуд с водой и укрепляют в лапке штатива.
Затем вводят в эвдиометр два объема кислорода и два
объема водорода.
После взрыва видно, что из четырех объемов газов
остается один объем. Опытным путем устанавливают,,
что это кислород.
Прибор для сжигания водорода и других газов
Описанная горелка на странице 34 может быть ис^
пользована в приборе, который дает возможность безо-
пасно сжигать водород и другие газы (рис. 39). На не-
большой доске 1 устанавливают стойку 2, к ней прикре-
пляют металлические части держателей пробирок 4.
41
Рис. 39. Прибор для
Пробирки закрывают пробка-
ми. В одну из них вставляют
стеклянную трубку, которая
при помощи резиновой трубки
соединяется с горелкой для
сжигания газов. Горелка встав-
лена в пробку, которая закры-
вает вторую пробирку.
. Обычно при сжигании го-
рючий газ подают в горелку по
прямой трубке, соединенной с
пробиркой 3, а кислород — по
боковой трубке, соединенной с
пробиркой 5.
Прибор для растворения
газов (фонтан)
Вариант первый. Прибор
(рис. 40) состоит из деревян-
ного основания, двух стоек и
перекладины. В перекладине
сжигания газов. делают три круглых отверстия
для бутылок 1, 2, 3 (можно ис-
пользовать круглодонные колбы) емкостью 0,5 л. К од-
ной из стоек прикрепляют полоской жести пробирку с
газоотводной трубкой, она служит для получения газов.
Бутылки закрывают пробками со стеклянными трубка-
ми и соединяют между собой, как показано на рисунке.
Длинную трубку бутылки 3 опускают в сосуд. с водой.
К этой бутылке присоединяют грушу с водой..
В пробирку помещают вещества, необходимые для по-
лучения хлороводорода или аммиака. Выделяющийся газ
направляется в бутылки, вытесняя из них воздух (уста-
навливают по пробулькиванию газа в сосуде с водой).
В сосуд с водой добавляют растворы фенолфталеина или
метилового оранжевого. Когда окраска индикатора из-
менится, в бутылку 3 впрыскивают несколько капель во-
ды грушей. При этом создается разреженное простран-
ство, вода врывается в бутылки и бьет фонтаном.
Вариант второй. Фонтан можно получить в приборе,
изображенном на рисунке 9. Для этого к трубке 8 при-
соединяют стеклянную трубку с оттянутым концом (пока-
зано пунктиром), а к трубке 6 подключают прибор для
42
получения хлороводорода
или аммиака. Краны у тру-
бок 9, 10 и 11 должны быть
закрыты.
Газ из склянки А по труб-
ке 8 поступает в склянку
Б, которая заполнена водой
(добавляют раствор индика-
тора). Затем прекращают
получение газа и закрывают
кран трубки 6. К трубке 11
присоединяют резиновый
баллончик, из которого
впрыскивают капли воды в
склянку А с газом. Вода из
склянки Б начинает бить
фонтаном.
Рис. 40. Прибор для растворе-
ния газов (фонтан).
Прибор для сравнения
свойств элементов
третьего периода
При изучении периодического закона Д. И. Менделе-
ева на примере элементов третьего периода системы воз-
можно показать постепенное уменьшение металлических
свойств и нарастание неметаллических, отношение этих
элементов к кислороду, а также отношение их оксидов к
воде и свойства гидроксидов этих элементов.
Прибор (рис. 41) монтируют на доске с двумя стойка-
ми. Стойки соединяют перекладиной, в которой делают
семь отверстий для крепления пробирок большого диа-
метра (пробирки можно заменить колбами). На доске
под каждой пробиркой помещают фарфоровую чашку с
песком (в случае растрескивания стеклянных пробирок).
Пробирки закрывают резиновыми пробками со вставлен-
ными в них электронагревательными стержнями и ка-
пельными воронками. Стержни последовательно соеди-
няют друг с другом и подключают к розетке.
До начала опыта в пробирки помещают небольшие ко-
личества веществ в следующем порядке: кусочек натрия,
порошок магния, порошок алюминия, порошок кремния,
порошок красного фосфора, порошок серы. Последнюю
пробирку заполняют хлором. При заполнении пробирок
следят за тем, чтобы все вещества соприкасались с элек-
тродами нагревательных стержней. Затем в капельные
43
Рнс. 41. Прибор для демонстрации свойств элементов третьего
периода.
воронки наливают воду с раствором индикатора (фиоле-
тового лакмуса или метилового оранжевого). Учитель
обращает внимание учащихся на физические свойства
простых веществ, подчеркивает, что их расположение в
пробирках соответствует положению элементов в третьем
периоде системы Д. И. Менделеева. Затем включают
прибор в электрическую сеть через регулятор напряже-
ния или реостат. Вещества воспламеняются и сгорают в
шести пробирках (образуются оксиды), кроме последней,
седьмой (хлор не окислился). После этого опыта'прибор
выключают из электросети.
Для определения характера образовавшихся оксидов
приливают в каждую пробирку из капельных воронок по
одинаковому количеству воды с раствором индикатора.
При этом можно заметить, что за исключением оксида
алюминия и оксида кремния (IV) во всех остальных про-
бирках изменяется цвет индикатора (гидроксид натрия и
гидроксид магния проявляют основные свойства).
После демонстрации опытов учитель указывает, что
металлические свойства ярко выражены у натрия, сла-
бее— у магния, еще слабее — у алюминия. Оксид алюми-
ния не гидратируется, его гидроксид может быть получен
косвенным путем. Оксид кремния (IV) также не гидрати-
руется, кислотные свойства он обнаруживает при сплав-
44
Рис. 42. Прибор для изучения свойств хлора.
лении с основными оксидами. У фосфора и серы неметал-
лические свойства усиливаются, это можно наблюдать по
действию кислот этих элементов на индикаторы. Оксид
хлора (VII) получают косвенным путем, ему соответст-
вует хлорная кислота.
Прибор для изучения свойств хлора
При изучении свойств хлора удобно пользоваться ком-
бинированным прибором (рис. 42) *. Его монтируют на
доске с двумя стойками; размеры их зависят от взятой
посуды. Стойки соединяют перекладиной, в которой де-
лают восемь полукруглых отверстий для крепления пяти
колб 1, 5, 7, 8, 9, двух больших пробирок 2, 10 и одного
толстостенного цилиндра 4. Все эти емкости последова-
тельно соединяют между собой.
В колбу 1 насыпают перманганат калия или оксид
марганца (IV), а на дно колб 7, 8 и 9 — песок1 2. Пробир-
ку 2 закрывают пробкой, в нее помещают капельницу и
1 Прибор предложил М. А. Афанасьев. (См.: А ф а н а с ь-
евМ. А. Получение хлора н сжигание в нем различных веществ без
тяги. — «Химия в школе», 1953, № 2.) Авторы внесли конструктив-
ные изменения в прибор и усовершенствовали методику демонстра-
ции эксперимента.
2 Песок предохраняет колбы от раскаленных частиц.
45
Рис. 43. Прибор для изучения активности галогенов.
изогнутую трубку с зажимом 3. В пробки, закрывающие
колбы 7, 8 и 9, вставляют тройники, которые соединяют с
изогнутыми запаянными с одного конца трубками. В них
насыпают порошки фосфора, восстановленного железа
и сурьмы. В колбу 5 наливают немного воды. В пробку
колбы 5 вставляют тройник, внутри которого имеется
стеклянная трубка, соединенная с воронкой. К пробке
этой же колбы прикрепляют влажную цветную полоску
ткани 6. Система заканчивается большой пробиркой 10, в
дне которой делают отверстие. Его прикрывают ватой, а
пробирку заполняют активированным углем для погло-
щения остатков хлора.
Прибор для демонстрации химической активности
галогенов
С помощью прибора (рис. 43) можно показать раз-
личную химическую активность галогенов. На деревянной
подставке 1 помещают коническую колбу 2, закрытую
пробкой с двумя отверстиями. В одно из них вставляют
капельную воронку, трубка которой доходит почти до дна
колбы, в другое отверстие — изогнутую под прямым уг-
лом стеклянную трубку, свободный конец которой соеди-
няют с широкой стеклянной трубкой 4, поддерживаемой
стойкой 5. В другое отверстие этой трубки вставляют
46
пробку с изогнутой под прямым углом газоотводной труб-
кой, длинный конец которой опускают в пробирку, напол-
ненную активированным углем 8. В трубку 4 на некото-
рое расстояние друг от друга помещают тампоны из ва-
ты, один из них (3) слегка смачивают концентрирован-
ным раствором бромида натрия или бромида калия,
другой (6)—концентрированным раствором иодида нат-
рия или калия. Позади прибора устанавливают экран
из белого картона 7. Длина экрана должна соответство-
вать длине цилиндра.	-
Перед началом опыта проверяют, свободно ли прибор
пропускает газ. Для этого продувают воздух через весь
прибор. Для получения хлора на дно колбы насыпают
немного кристаллов перманганата калия, а в капельную
воронку наливают соляную кислоту. Хлор из колбы по-
ступает в широкую трубку, вступает в реакцию с броми-
дом калия, вытесняя бром, окрашивающий тампон в бу-
ро-красный цвет; бром в виде паров буро-красного цвета
в свою очередь реагирует с иодидом калия, вытесняя иод,
окрашивающий тампон в коричневый цвет. Непрореаги-
ровавшие газы поглощаются в пробирке с активирован-
ным углем.
Прибор для синтеза соляной кислоты
Для синтеза соляной кислоты можно воспользоваться
водородом и хлором, получаемым в электролизере.
Водород и хлор из электролизера (рис. 64, 66) направ-
ляют в самодельные газометры. В течение 5—6 мин мож-
но собрать по 250 мл газов. Из газометров хлор и водо-
род поступают в горелку 1: водород по внутренней, а хлор
по внешней трубке (рис. 44). Хлороводород просасыва-
ется аспиратором через тубус 2 колонки. В колонке, на-
полненной стеклянными трубками, создается противоток;
сверху поступает вода, снизу — хлороводород. Соляную
кислоту выпускают из колонки через нижний тубус 3.
Прибор для изучения свойств сероводорода
Сероводород токсичен, имеет неприятный запах. Поль-
зуясь комбинированным прибором (рис. 45), можно сни-
зить распространение газа в классе до минимума и де-
монстрировать следующие опыты: а) растворение серо-
водорода в воде, образование сероводородной кислоты;
47
Рис. 44. Прибор для синтеза соляной кислоты.
б) физиологическое действие сероводорода на кровь;
в) взаимодействие аниона S2- с катионами многих метал-
лов (Cu2+, Fe2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+); г) горение сероводо-
рода.
Прибор собирают на деревянной подставке. К стойке
прикрепляют круглодонную колбу. В подставке делают
семь углублений — гнезд для больших пробирок. Их со-
единяют последовательно стеклянными изогнутыми труб-
ками. В пробирки наливают растворы: лакмуса (1), кро-
ви (2), сульфата меди (3), сульфата железа (II) (4), нит-
рата свинца (5), сульфата цинка (6) и сульфата кад-
Рнс. 45. Прибор для изучения свойств сероводорода.
48
мия (7). Для опыта можно брать не только перечислен-
ные соли, но и другие.
К системе пробирок присоединяют маленький газо-
метр, состоящий из двух конических колб емкостью
200—250 мл, заполненных раствором хлорида натрия
(для уменьшения растворимости сероводорода). Перед
началом опыта жидкость в нижней колбе должна достиг-
нуть уровня отверстий трубок. В верхней колбе (на сто-
лике) оставляют столько жидкости, чтобы создать гид-
равлический затвор.
Колбу Вюрца с кусочками моносульфида железа за-
крывают капельной воронкой, в которую наливают
раствор серной кислоты (1 :5). При поступлении кислоты
в колбу выделяется сероводород. Трубки, по которым
проходит сероводород, опускают на небольшую глубину в
пробирки с растворами (чтобы не создать большого гид-
равлического затвора для газа). При прохождении газа
через различные растворы можно заметить, что в первой
пробирке синий лакмус краснеет, во второй происходит
почернение крови (сероводород реагирует с железом,
входящим в состав крови), в третьей, четвертой и пятой
пробирках видны черные осадки CuS, FeS, PbS; в шес-
той— осадок белого цвета ZnS, в седьмой — осадок жел-
того цвета CdS.
Непрореагировавший сероводород поступает в ниж-
нюю коническую колбу, вытесняя жидкость в верхнюю
колбу. Открыв кран оттянутой трубки нижней колбы,
поджигают сероводород. Продукт полного сгорания се-
роводорода— оксид серы (IV)—определяют лакмусо-
вой бумажкой. При понижении температуры сероводород
окисляется до серы, ее можно обнаружить^ если в пламя
горящего сероводорода внести холодный фарфоровый
предмет.
Прибор для обжига серного колчедана в кипящем слое
Основой прибора (рис. 46) является камера, в кото-
рой обжигают колчедан. В качестве камеры служит стек-
лянная трубка диаметром 3—4 см и длиной 25—30 см.
Вместо нее удобно использовать часть кожуха холодиль-
ника, пришедшего в негодность 6. Снизу кожуха вставля-
ют нагревательный стержень 1. На расстоянии 2 см от
верхнего конца стержня укрепляют перегородку с отвер-
стиями 7 (ее диаметр должен быть на 1—2 мм меньше
49
Рнс. 46. Прибор для
обжига серного кол-
чедана в кипящем
слое.
диаметра трубки). Перегородку
готовят из тонкой жести, которую
покрывают изоляционной массой
(кашица из асбеста и жидкого
стекла). Этой массой скрепляют
перегородку со стержнем 2. После
просушивания прокалывают в пе-
регородке шилом отверстия. Для
предохранения стекла трубки от
растрескивания следует положить
вокруг перегородки полоску асбе-
ста, а затем ^уложить вытянутую
часть спирали 3 нагревательного
стержня 2.
В пробку нагревательного
стержня вставляют стеклянную
трубку, служащую для продува-
ния воздуха в «печь». В качестве
воздуходувного устройства можно
использовать микрокомпрессор
или резиновый баллон пульвери-
затора.
Для проведения опыта насы-
пают через верхнюю часть трубки
4 на перегородку измельченный
серный колчедан, им покрывают
спираль слоем 0,5—1 см. Затем
включают через регулятор напряжения или реостат на-
гревательный стержень и одновременно вводят в действие
воздуходувное устройство. При этом создается «кипящий
слой»: раскаленные частицы серного колчедана находят-
ся в движении.
Образующийся оксид серы (IV) можно использовать
для окисления его в оксид серы (VI) и получения серной
кислоты. Для' этого отросток трубки 5 присоединяют к
одному из приборов (см. стр. 52—57), в этих приборах
удаляют узел, служащий для получения оксида се-
ры (IV).
Прибор для получения и изучения свойств
оксида серы (IV)
Прибор (рис. 47) дает возможность получить оксид
серы (IV) и демонстрировать его свойства (без вытяжно-
го устройства): растворимость в воде, действие на инди-
50
Рис. 47. Прибор для получения и изучения свойств оксида
серы (IV).
каторы, обесцвечивание окрашенной ткани, взаимодейст-
вие с бромной водой, гидроксидом бария и растворение
сульфита бария в соляной кислоте.
Прибор монтируют на доске 1, на которой укреплена
стойка с двумя держателями. Держатель 2 удерживает
колбу Вюрца, закрытую резиновой пробкой. В отверстие
колбы вставляют капельную воронку с серной-кислотой,
конец ее опускают в жидкостный затвор 4, необходимый
для того, чтобы не допустить выхода оксида серы (IV)
через капельную воронку при впуске серной кислоты.
Колбу Вюрца с помощью тройника соединяют со склян-
ками 5 и 6 (можно пользоваться 0,5-литровыми бутылка-
ми из-под молока). Склянку 5, укрепленную держате-
лем 3 на стойке, закрывают резиновой пробкой с тремя
отверстиями: в одно отверстие входит длинная стеклян-
ная трубка от тройника (она доходит до верха склянки),
во второе — помещена стеклянная трубка с зажимом б,
соединенная со склянкой 7, а в третье — трубка с малень-
кой грушей 11. Склянку 6 наполняют раствором синего
лакмуса и закрывают резиновой пробкой с двумя отвер-
стиями. В одно отверстие опускают стеклянную трубку,
соединенную тройником с зажимом в, а в другое отвер-
стие помещают изогнутую под прямым углом стеклян-
ную трубку 10. Склянку 7 закрывают пробкой, к которой
прикрепляют влажную полоску окрашенной ткани 12;
51
склянку соединяют с промывалкой 8 и склянкой 5.
В склянку 8 наливают небольшое количество бромной во-
ды, а в склянку 9 — баритовой воды.
Опыты в комбинированном приборе 1 проводят в та-
кой последовательности. Серную кислоту из капельницы
приливают к сульфиту натрия в колбе Вюрца. Образо-
вавшийся оксид серы (IV) при открытых зажимах а и б
и закрытом зажиме в поступает в склянки 5, 7, 8, 9.
При этом обращают внимание учащихся на следующие
явления: обесцвечивание полоски цветной ткани 12 в
склянке 7, изменение окраски бромной воды в склянке 8.
В склянке 9 оксид серы (IV) поглощается баритовой
водой, образуя осадок сульфита бария. Для демонстра-
ции его растворимости в склянку 9 приливают соляную
кислоту. После этого приступают к демонстрации раство-
римости оксида серы (IV) в воде. С этой целью закры-
вают зажим а и б и открывают зажим в. Для того чтобы
в склянке 5 образовался вакуум, грушей 11 вводят туда
небольшое количество воды. При этом раствор синего
лакмуса из склянки 6 начнет бить красным фонтаном в
склянке 5.
Приборы для получения серной кислоты
Вариант первый. Данный вариант опыта (рис. 48) ра-
скрывает основные стадии производства серной кислоты
и показывает важнейшие принципы, используемые в хи-
мическом производстве.
Прибор монтируют на основании (доске) с двумя
стойками и перекладиной. К одной из стоек прикрепляют
держатель, удерживающий консервную банку 2. В ниж-
ней части банки делают мелкие отверстия для поступле-
ния воздуха1 2. В вырез, сделанный в дне банки, вставля-
ют фарфоровый тигель (или чашечку) 1, в который поме-
щают серу. Верхнее отверстие консервной банки
прикрывают воронкой. Ее соединяют с пробиркой 3, в дне
1 Идея прибора предложена М. А. Афанасьевым «Демонстра-
ция опытов с газами (без тяги)». — «Химия в школе», 1956, № 3.
Авторы внесли ряд изменений в конструкцию прибора н в методику
постановки опытов.
2 Деталь предложена И. С. Солдатенковым. (См.: Солдатен-
ков И. С. Действующая модель производства серной кислоты кон-
тактным способом. — «Химия в школе», 1958, № б.)
52
Рис. 48. Получение серной кислоты (вариант первый).
которой имеется небольшое отверстие. Пробирку поме-
щают в коническую колбу с концентрированной серной
кислотой.
На перекладине укрепляют холодильник 4 (теплооб-
менник), колонку 6 (контактный аппарат), демонстраци-
онную колбу 7 и поглотительную колонку 8. В колонку 6
помещают катализаторный стержень 5, на поверхность
которого наносят слой оксида ванадия (V) с асбестом и
наматывают электроспиралъ; вместо оксида ванадия
можно использовать оксид железа (III), оксид хро-
ма (III). Для. нагревания катализаторного стержня к
клеммам подводят электроток, напряжение которого
контролируется регулятором напряжения (9) или реоста-
том. Тубусы колонки соединяют с муфтой холодильника.
Муфту холодильника присоединяют к колбе 7. В ней
собирается оксид серы (VI), который поступает в погло-
тительную колонку, заполненную мелкими стеклянными
трубками. В пробку колонки вставляют капельную или
делительную воронку с водой. Верхний тубус колонки
присоединяют к аспиратору, а нижний — к колбе 10.
Образующийся оксид серы (IV) при сжигании серы в
тигле (воздух поступает через отверстия банки) вместе с
53
избытком кислорода воздуха просасывается аспиратором
через всю систему прибора. Одновременно с аспиратором
включают в сеть регулятор напряжения или реостат.
В контактном аппарате (колонка 6) оксид серы (IV)
окисляется в оксид серы (VI) — реакция экзотермиче-
ская—и, проходя через муфту холодильника, отдает
часть теплоты (теплообмен) поступающему оксиду се-
ры 4IV). Из муфты холодильника пары оксида серы (VI)
проходят в колбу 7, а.затем в колонку 8. Здесь демонст-
рируют не только увеличение поверхности реагирующих
веществ (стеклянные трубки), но и противоток: снизу
поступает оксид серы (VI), сверху — вода. Полученную
серную кислоту выпускают в колбу 10 и качественно ее
подтверждают.
Вариант второй (рис. 49). В качестве контактного ап-
парата применяют муфту холодильника 6, в которую
вставляют фарфоровую или кварцевую трубку 7 (трубка
должна быть на 2—3 см длиннее муфты холодильника) с
электронагревательной спиралью 4 от электроплитки.
Концы спирали с помощью коротких клемм соединяют с
электропроводами и включают их в штепсельную розетку.
В муфту холодильника помещают катализатор 5 (ок-
сид хрома (III), оксид ванадия (V), оксид железа (III)
на асбесте в отношении 1:10). Прибор собирают на осно-
вании (доске) размером 120ХЮ см с двумя стойками вы-
Рис. 49. Получение серной кислоты (вариант второй).
54
сотой 40 см (стойки можно заменить железными штати-
вами). После сборки прибора включают его в электро-
сеть.
Оксид серы (IV) получают в колбе Вюрца 1 действи-
ем серной кислоты на сульфит натрия или взаимодейст-
вием меди с концентрированной серной кислотой. Кисло-
род поступает из газометра. Оба газа осушаются в склян-
ках 2 концентрированной серной кислотой и направля-
ются в смеситель 3 — трехгорлую колбу, наполненную
стеклянной ватой. Из смесителя газы идут в муфту холо-
дильника и проходят через нагретый катализатор.Получа-
ющийся оксид серы (VI) поступает в демонстрационную
колбу 8, а затем в пробирку 9 с раствором лакмуса и в
пробирку 10 с раствором хлорида бария, подкисленного
соляной кислотой (для растворения сульфита бария).
Для просасывания газов пользуются водоструйным
насосом или самодельным аспиратором.
Вариант третий. Прибор собирают так, как указано
на рисунке 50 ’. Перед началом опыта включают электро-
печь 5 в сеть. В кварцевую или фарфоровую трубку 2
длиной 30—40 см помещают (в центр) 0,1 г серы, в дру-
гую тугоплавкую трубку 7 — катализатор (порошок окси-
да ванадия V2O5 на асбестовой вате). Трубку 7 нагрева-
ют. Наблюдают за пирометром 6. Когда температура пе-
чи достигнет 500°С, открывают кран газометра и пускают
Рис. 50. Получение серной кислоты (вариант третий).
1 Частично использован прибор, описанный в книге:
Н. Г. Ключников. Практические занятия по химической техно-
логии. М., 1972.
55
слабый ток кислорода через всю установку. О герметич-
ности прибора судят по пробулькиванию пузырьков в
пробирках 4 и 9. Затем нагревают серу в трубке 2. Как
только сера загорится, нагревание прекращают и пуска-
ют сильный ток кислорода. Контроль за подачей кисло-
рода проводят при помощи промывалки 1, в которую на-
лита концентрированная серная кислота. Оксид серы (IV)
очищают от паров серы в пробирке- 3, наполненной не-
плотным слоем стекловатой (асбестоватой), и осушают
концентрированной серной кислотой в пробирке 4. После
этого оксид серы (IV) вместе с кислородом поступает в
фарфоровую или кварцевую трубку 7. Оксид серы (VI)
в виде густого дыма собирается в колбе 8 и водоструй-
ным насосом просасывается через концентрированную
серную кислоту в пробирке 9. Для того чтобы показать,
что оксид серы (VI) образует туман с водой, в колбу 8
наливают немного воды. Серную кислоту обнаруживают
обычным способом.
Вариант четвертый. Для получения серной кислоты
можно воспользоваться прибором, который дан на рисун-
ке 51. Оксид серы (IV) получают взаимодействием меди
с серной кислотой в колбе Вюрца 1. Оксид серы (IV) и
кислород осушают концентрированной серной кислотой в
промывалках 2, 3, после этого они поступают в смеси-
Рвс. 51. Получение серной кислоты (вариант четвертый).
56
тель 4. Смесь газов направляется в труб-
ку 5 (кварцевая или фарфоровая), кото-
рая заполнена катализатором на асбесто-
вой вате. Образующийся оксид серы (VI)
собирается в виде белого дыма в колбе 6.
Затем он проходит через воду и концент-
рированную серную кислоту в пробирках
7 и 8.
В качестве «контактного аппарата»
можно приспособить круглодонную колбу.
В нее помещают электрическую спираль,
покрытую катализаторной массой (оксид
ванадия (V) с асбестом на силикатном
клее, рис. 52). Накал спирали регулируют
реостатом или регулятором напряжения.
В остальном прибор для получения сер-
ной кислоты не отличается от предыду-
щего варианта опыта.
Рис. 52, Вари-
ант контактно-
го аппарата.
Прибор для изучения скорости химических реакций
Зависимость скорости реакций от температуры, кон-
центрации и катализатора можно изучить, используя
прибор, представленный на рисунке 53. На деревянном
основании 1 крепят стойку 5. К стойке при помощи зажи-
ма присоединяют газовую бюретку 4 с делениями. В верх-
ний конец бюретки вставляют резиновую пробку с двумя
отверстиями: в одно отверстие помещают стеклянную
трубку с краном 3, в другое — изогнутую стеклянную
трубку, конец которой проходит через резиновую пробку,
закрывающую пробирку 2. Кроме этой пробирки, в шта-
тиве имеются еще 3 пробирки. Нижний конец бюретки
закрывают резиновой пробкой. В отверстие пробки встав-
ляют изогнутую под прямым углом стеклянную трубку,
соединенную при помощи резиновой трубки с делитель-
ной воронкой. Воронку крепят при помощи зайкима на
стойке 5. При подготовке прибора к проведению опыта
следует бюретку и делительную воронку наполнить под-
крашенной водой.
Зависимость скорости реакции от ката-
лизатора. Пероксид водорода медленно разлагается
на свету; при добавлении к нему катализатора (иодида
калия) процесс разложения ускоряется. Для проведения
опыта в пробирку наливают 15 мл 10-процентного раст-
57
Рис. 53. Прибор для изучения скорости химических
реакций.
вора пероксида водорода, оставляя пространство в 1,5—!
2'см от уровня жидкости до пробки. Пробирку помещают
в стакан с водой, нагретой до температуры 40°С. Проис-
ходит реакция разложения пероксида водорода. Затем
пробирку присоединяют к пробке стеклянной трубки. Вы-
деляющийся кислород вытесняет воду из бюретки; отме-
чают, какое количество миллилитров воды вытеснит кис-
лород за 5 мин. Это количество определяет объем выде-
лившегося кислорода.
Во вторую пробирку наливают на ’/? объема катали-
затор — иодид калия, закрывают ее пробкой и выдержи-
вают 5 мин при 40°С. Затем в эту пробирку наливают
15 мл 10-процентного раствора пероксида водорода, жид-
58
кость перемешивают и пробирку помещают в стакан с
нагретой водой (40°С). Далее открывают кран 3 у бю-
ретки, выпускают воздух, затем кран закрывают и наблю-
дают, сколько, миллилитров кислорода выделится за
5 мин, и сравнивают результаты 1-го и 2-го вариантов
опытов. Этот опыт дает возможность сделать вывод, что
катализатор ускоряет разложение пероксида водорода.
Зависимость скорости реа кции разложе-
ния пероксида водорода от температуры.
В пробирку наливают катализатор иодид калия и 15 мл
10-процентного раствора пероксида водорода. Пробирку
соединяют с бюреткой и проводят реакцию разложения
пероксида водорода при комнатной температуре. Наблю-
дают, сколько миллилитров кислорода выделится за
10 мин. Результаты опыта записывают. Все последующие
пробирки заполняют тем же катализатором и 10-процент-
ным раствором пероксида водорода и помещают в стака-
ны с водой, температура которой соответственно равна
30, 40, 50, 60°С. Можно взять большее количество проби-
рок с различным интервалом температур. Для каждого
случая замечают, какой объем кислорода выделится за
10 мин.
Результаты опыта записывают, и по полученным дан-
ным учащиеся строят график, откладывая на оси орди-
нат объем выделившегося кислорода, а на оси абсцисс
температуру.
Зависимость скорости реакции разложе-
ния пероксида водорода от концентрации.
Опыт проводят так же, как предыдущий, но реакции осу-
ществляются при постоянной температуре. В пробирки
наливают растворы различной процентной концентрации
(соответственно 5, 10, 15, 20, 30) пероксида водорода. За-
мечают объем выделившегося кислорода за единицу вре-
мени и полученные данные сравнивают. По этим данным
учащиеся строят график, откладывая на оси- ординат
объем выделившегося кислорода, а на оси абсцисс — кон-
центрацию раствора пероксида водорода.
Приборы для демонстрации опытов
по электролитической диссоциации
Вариант первый. Предлагаемый прибор включает:
а) основной узел (рис. 54, а) состоит из пластмассового
основания 1 размером 23X9 см, потолочного патрона 2
59
и стержня 3 с передви-
гающимся кольцом 4.
На основании имеются
две клеммы, которые
соединены проводами с
патроном;
б) изолирующую
крышку 5 (рис. 54, б),
в которой укреплены
стержни-электроды 6.
Крышка снабжена тре-
мя клеммами, они слу-
жат одновременно для
Рис. 54. Детали прибора для опы- закрепления электро-
тов по электролитической диссо- дов и электропроводов;
циации-	в) электролампочку
с отрезанной верхней
частью баллона (рис. 54,в). Можно использовать верх-
нюю часть обрезанной 0,5-литровой молочной бутылки.
К горлу бутылки прикрепляют (асбест, пропитанный
клеем БФ) цоколь с держателями нитей накаливания.
Для прочного склеивания желательно бутылку с цоколем
поместить в сушильный шкаф на 6 ч (при 60—80°С);
г)	три железных стержня размером 20 см и диамет-
ром 0,3 см (у двух концы немного согнуты) и один алю-
миниевый тех же размеров, покрытый на */s резиновой
трубкой;
д)	два фигурных железных стержня длиной 20 см,
диаметром 0,3 см с клеммами;
е)	медную проволоку дли-
ной 8 см, диаметром 0,3 см, на-
половину покрытую расплав-
ленной серой;
ж) две градуированные
трубки с кранами диаметром
10 мм длиной 16 см или две
пробирки.
Электропроводность
металлов и неметаллов.
Общий вид прибора для опре-
деления электропроводности
представлен на рисунке 55. В
кольцо основного узла прибора
вставляют крышку, В патрон
Рис. 55. Электропровод-
ность металлов и неме-
• таллов.
60
ввинчивают электрическую лам-
почку. На изогнутые концы метал-
лических стержней кладут мед-
ную проволоку. При включении
прибора в сеть лампочка загора-
ется. На те же стержни кладут
медную проволоку, покрытую за-
стывшей серой. При включении
прибора в сеть лампочка не заго-
рается.
Электропроводность
растворов электролитов
и неэлектролитов. Электро-
ды прибора (рис. 56) опускают в
стакан или большой фарфоровый
Рис. 56. Электропровод-
ность растворов электро-
литов и неэлектролитов.
тигель с дистиллированной водой.
Лампочка не загорается. Эти же электроды опускают в
стакан с твердой солью — тот же эффект. Затем немного
соли растворяют в стакане с дистиллированной водой.
опускают туда электроды — появляется яркое свечение
лампочки. Аналогично проводят опыты с твердым гидро-
ксидом натрия, сахаром, глицерином и их растворами, с
растворами кислот. После каждого испытания промыва-
ют электроды дистиллированной водой.
Электропроводность расплавов. Для опы-
та необходимы такие вещества: калийная (температура
плавления 337°С) или натриевая (температура плавления
310°С) селитра, гидроксид натрия (температура плавле-
ния 320,4°С) или гидроксид калия (температура плавле-
ния 400°С). Их помещают в небольшом количестве в
стаканы емкостью 50—100 мл (рис. 56). После расплавле-
ния соли или щелочи в стакан опускают электроды —
появляется яркое свечение лампочки.
Опыт электропроводности расплавов можно провести
по-другому. На .сгибы электродов кладут тонкую стек-
лянную трубку (расстояние между электродами 0,5—
0,8 см). При нагревании ее до плавления появляется све-
чение электролампочки (рис. 57), так как при расплав-
лении стекла образуются катионы натрия, кальция и
анионы кремниевой кислоты.
Слабые и сильные электролиты. Для срав-
нения электропроводности берут растворы одинаковой
концентрации (2 н. по 100 мл) гидроксида натрия и ам-
миака, соляной кислоты и уксусной. Опускают электро-
61
ды (рис. 56) в стакан с раство-
ром аммиака, при этом на-
блюдают слабое свечение лам-
почки; промыв электроды ди-
стиллированной водой, их опу-
скают в стакан с раствором
гидроксида натрия. Яркость
свечения увеличивается.
Затем проводят опыт с ра-
створами уксусной и соляной
кислот: уксусная кислота дает
слабое свечение лампочки, со-
ляная кислота вызывает яркое
свечение.
Рис. 57. Электропровод-
ность расплавов.
Рис. 58. Количественная
оценка электропроводности
растворов.
Электропроводность слабых электроли-
тов. Опускают электроды в 50 мл 2 н. раствора аммиа-
ка, после чего их промывают дистиллированной водой и
опускают в 50 мл 2 н. раствора уксусной кислоты. Наблю-
дают слабое свечение лампочки. После этого содержимое
двух стаканов сливают в стакан емкостью 150 мл и опу-
скают электроды (рис. 56). Образовавшаяся соль — аце-
тат аммония — вызывает яркое свечение лампочки.
Влияние разбавления на степень диссо-
циации. Опускают электроды (рис. 56) в стакан с
100 мл концентрированной ук-
сусной кислоты—свечения лам-
почки не наблюдают. По мере
прибавления дистиллированной
воды лампочка начинает све-
титься. Аналогичный опыт про-
водят с концентрированным
раствором аммиака.
Количественная оцен-
ка электропроводно-
сти растворов при помо-
щи вольтметра1. Для опы-
та необходимы: бензол, дистил-
лированная и водопроводная
вода, карбонат калия (кри-
сталлический), концентриро-
ванные растворы уксусной кис-
1 См.: Аникин И. П. Изучение электропроводности раство-
ров. — «Химия в школе», 1964, № 4.
62
лоты и аммиака, разбавленные растворы карбоната ка-
лия, серной и уксусной кислот, гидроксида натрия, ам-
миака и сахара.
Опускают электроды" поочередно в стаканы с иссле-
дуемыми веществами. При этом наблюдают отклонения
стрелки вольтметра (рис. 58). Количественную оценку
электропроводности вносят в таблицу.
Испытываемое вещество	Степень накала нити лампочки	Пока- зания вольт- метра (в а)	Вид связи в молекуле	Выводы
К,СОЭ (крис- талл.)	Не горит	0	Иоиная	Сухая соль не проводит элек- трический ток
К1СО3 (раст- вор)	Горит ярко	220	•	Сильный элек- тролит
НаО (дистил.)	Не горит	25	Полярная	Слабый элек- тролит
НеО (питьевая)	Накал слабый	160		В питьевой во- де растворены соли
HaSO4 (разб.)	Горит ярко	220	Ионная	Сильный элек- тролит
NaOH (раствор)	0	0	220	*	
СНзСООН (разб.)	Накал слабый	80	Полярная	Слабый элек- тролит
СНзСООН (конц.)	Не горит	18	0	•
NH4OH (раст- вор)	Накал слабый	78	м	е
NH4OH (копц.)	Не горит	14	9	•
СвНв	• »	0	Неполярная	Не электролит
Ct zHgjOn (раствор)	0	V	20	•	•
Электролиз воды. Прибор дан на рисунке 59.
В патрон ввинчивают обрезанный баллон электрической
лампочки или цоколь с сосудом, куда наливают 250—
270 мл 3-процентного раствора карбоната натрия или
2-процентного раствора гидроксида натрия. Этот сосуд
служит электролизером. Для выпрямления тока в стакан
63
с 8-процентным раствором гидро-
карбоната натрия опускают же-
лезный и алюминиевый элект-
роды. В две трубки с кранами
или в две пробирки наливают тот
же раствор, который налит в
электролизер.
При включении прибора в
сеть в одной трубке собирается
водород, в другой—кислород, ко-
торые обнаруживают обычным
способом.
Электролиз солей. Соби-
рают прибор, как на рисунке 59.
Рис. 59. Электролиз воды.
В сосуд для электролиза наливают 3-процент-
ный раствор иодида калия, добавляют немного крахмаль-
ного клейстера и несколько капель фенолфталеина. В ра-
створ погружают две стеклянные трубки с открытыми
кранами или две пробирки с теми же растворами. Вклю-
чают прибор в сеть, начинается электролиз соли. В одной
трубке появляется малиновая окраска, в другой — синяя.
Сущность процесса заключается в том, что в растворе
соли содержатся ионы калия, иода, водорода и гидро-
ксид-ионы. При включении в сеть и выпрямлении тока у
анода собираются ионы иода и гидроксид-ионы, а у ка-
тода — ионы калия и водорода.
По сродству к электронам у катода разряжаются
ионы водорода и восстанавливаются до свободных ато-
мов. У анода разряжаются ионы иода до свободных
атомов. Таким образом, у катода образуется гидроксид
калия, ионы калия и гидроксид-ионы, которые окрасят
фенолфталеин в малиновый цвет, а у анода свободный
иод окрасит крахмал в синий цвет.
Демонстрация движения ионов. Прибор
дан на рисунке 60, б. Для опыта необходимо взять филь-
тровальную бумагу, смоченную раствором хлорида нат-
рия, хромат калия или хлорида железа (III) (кристал-
лический).
На фильтровальную бумагу, помещенную на стеклян-
ную пластину, кладут два фигурных стержня (они соеди-
нены с выпрямителем и в опыте являются электродами).
Включают прибор с выпрямителем Bj сеть и бросают на
фильтровальную бумагу крупинки окрашенной соли. От,
64
Рис. 60 Прибор для демонстрации движе-,
ния ионов.
крупинок потянутся окрашенные «язычки» по направле-
нию к положительному или отрицательному электроду, в
зависимости от того, крупинки какой соли взяты. На ри-
сунке 60, а дан другой вариант опыта, который отличает-
ся от описанного тем, что вместо стеклянной пластины
берут стеклянную трубку *. Демонстрация опыта с при-
менением трубки более наглядна.
Вариант второй. Прибор (рис. 61) монтируют на де-
ревянной доске 1, на ней укрепляют стойки 3 и 10. На
стойке 10 при помощи металлических держателей укреп-
ляют шесть U-образных трубок. В колено каждой трубки
вставляют графитовый электрод, все шесть электродов
соединяют параллельно общим проводом. Провод со-
единяют с клеммой а переключателя 12. От клеммы б
этого переключателя провод протянут к перекладине /1
и присоединен клеммой а к потолочному патрону 13. В
патрон, взятый от перегоревшей электролампочки, ввин-
чивают цоколь с двумя нитями накаливания (они слу-
жат электродами).
Ток от сети подводят к розетке 14, от нее (контакта а)
отходят два провода: один соединяют с клеммой б пат-
рона 13, а другой —с клеммой а патрона 8, в который
ввинчена электролампа. Клемма б патрона 8 соединена с
рубильником переключателя 12. От контакта б розет-
ки 11 также отходят два провода: конец одного провода
1 См.1 Гельфгат А. И. Демонстрация движения попои —
Химии в школе», 1954, № 5.
ниш ।• !
65
Рнс. 61. Прибор для демонстрации опытов по электролитической
диссоциации.
припаивают к небольшому металлическому стержню 9,
на котором насажена деревянная держалка (провод с
металлическим стержнем служит зондом при проведении
опытов по электропроводности); другой провод 6 протя-
нут по стойке 3 и накручен в виде кольца а на стеклян-
ной трубке 4. Проволочное кольцо б этой трубки соединя-
ют проводом с клеммой б переключателя 5. Продолже-
ние провода 6 прикрепляют клеммой а к патрону 2, в
который ввинчена электролампочка с отрезанной верхней
частью баллона. На электроды лампочки (ими служат
держатели нити накаливания) надевают две пробирки.
Клемма б патрона 2 соединена с клеммой д переключате-
ля 5. Рубильник этого переключателя проводом подклю-
чен к электроду А выпрямителя 7, его другой электрод Б
соединен с клеммой а патрона 8. В качестве выпрямите-
ля могут быть диоды (стр. 26).
Электропроводность растворов элект-
ролитов и неэлектролитов. Заполняют U-образ-
ные трубки веществами, указанными на странице 61.
Опуская зонд 9 поочередно в каждую из этих трубок с
веществами, можно обнаружить их электропроводность.
Индикатором будет служить электролампа, включенная
66
в патрон 8. При проведении этого опыта прибор включа-
ют в сеть через розетку 14, а рубильник переключателя
12 ставят в положение а.
Электропроводность расплавов. Для про-
ведения опыта используют электроды цоколя электро-
лампочки, ввинченной в патрон 13. Рубильник переклю-
чателя 12 ставят в положение б.
Влияние разбавления на степень диссо-
циации. В U-образные трубки наливают растворы ве-
ществ, указанные на странице 62. Зондом 9 обнаружи-
вают слабое свечение лампочки патрона 8. В разбавлен-
ных растворах яркость свечения увеличивается. При
проведении опыта рубильник переключателя 12 ставят
в положение а, а рубильник переключателя 5 — в нейт-
ральное положение.
Слабые и сильные электролиты. В четыре
U-образные трубки наливают растворы веществ, указан-
ные на странице 61. Зондом 9 можно обнаружить, силь-
ное или слабое свечение лампочки.
Электролиз солей. Опыт описан на странице 64.
Для его выполнения рубильник выключателя 12 ставят
в нейтральное положение, а рубильник выключателя 5 —
в положение а.
Движение попон. Для демонстрации наличия у
ионон ’>лек1рпчсскнх зарядов следует па стеклянную
рубку 4 положить несколько слоен фильтровальной бу-
Miii ii, смоченной 10 пропенiпым раствором сульфата или
хлорина iinipiin. Пл влажной фильтровальной бумажке
алкреплики тики медной проволоки а и б. соединенные
с проводами па стойке 3. Па середину фильтровальной
бумаги (на равном расстоянии от электродов), кладут
Ж1 ут, смоченный раствором аммиаката хромата меди *.
11рн включении установки через выпрямитель 7 синие ка-
тионы меди будут двигаться к катоду, а желтые — хро-
м ат-ионы — к аноду. Опыт, иллюстрирующий движение
попов, можно проводить с другими веществами. Смачи-
вают фильтровальную бумагу раствором хлорида натрия
и метиловым оранжевым, а жгут — соляной кислотой.
Фильтровальную бумагу можно смачивать раствором
хлорида натрия, к которому добавляют немного спирто-
вого раствора фенолфталеина, а жгут пропитывают
раствором гидроксида натрия.
1 К раствору сульфата меди добавляют раствор хромата калия,
пивавший осадок растворяют в растворе аммиака.
67
Для проведения этого опыта в сосуд выпрямителя 7
наливают 8-процентный раствор гидрокарбоната натрия.
Один электрод готовят алюминиевый, а другой — желез-
ный. Рубильник переключателя 12 ставят в нейтральное
положение, а рубильник переключателя 5 — в положе-
ние б.
При работе с прибором необходимо помнить сле-
дующее:
1)	зонд после опускания в раствор каждый раз про-
мывать дистиллированной водой;
2)	при демонстрации опытов по электропроводности
рекомендуется закрывать картоном ту часть прибора,
которая не рассматривается на данном уроке. При де-
монстрации движения ионов следует картоном закры-
вать электролизер;
3)	после демонстрации опытов необходимо вылить из
U-образных трубок растворы веществ и промыть их дис-
тиллированной водой. Так же рекомендуется поступить с
электролизером, укрепленным в патроне 2;
4)	в нерабочем состоянии прибор для демонстрации
электропроводности
надо отключить от электросети.
Вариант третий. Прибор (рис.
62) монтируют из двух потолочных
патронов, последовательно соеди-
ненных между собой. К одной из
клемм каждого патрона прикреп-
ляют электроды, концы которых под-
водят к штепсельной розетке; ос-
тальные две клеммы соединяют дру-
гим проводом. В один патрон ввин-
чивают электролампочку, -а в дру-
гой — цоколь с двумя электродами
от перегоревшей электролампочки.
Патроны скрепляют болтиками или
проволокой.
Прибор помещают в кольцо шта-
тива, а к держателям нити накали-
вания подносят стаканы с раствора-
ми различных электролитов и не-
электролитов, металлов и неметал-
лов.
Для демонстрации электро-
проводности расплавов концы
электродов сгибают.
Рис. 62. Прибор для
демонстрации элект-
ропроводности ра-
створов и расплавов.
68
Прибор для демонстрации активности кислот
в зависимости от их степени диссоциации
Для сравнения активности соляной и уксусной кислот
в зависимости от их степени диссоциации готовят 1 н.
водные растворы данных кислот. Опыт проводят в при-
боре (рис. 63), который по устройству сходен с прибором,
применявшимся для взрыва гремучего газа (рис. 36).
Одинаковые количества соляной и уксусной кислот
наливают в пробирки 1 с цинком (его берут в избытке).
В делительные воронки 2 наливают до краев воды и по-
гружают их в кристаллизатор 3, наполненный до поло-
вины водой. Выделяющийся водород будет вытеснять во-
ду из делительных воронок в кристаллизатор. По разни-
це вытесненной воды можно сравнивать активность
соляной и уксусной кислот.
Приборы для электролиза раствора хлорида натрия
Вариант первый. Прибор (рис. 64) дает возможность
демонстрировать промышленный способ электролиза по-
варенной соли и обнаружить продукты электролиза — во-
дород, хлор и гидроксид натрия.
Для изготовления прибора используют верхнюю об-
резанную часть 0,5-литровой молочной бутылки 1. В ши-
рокое отверстие бутылки вставляют резиновую пробку 5
Рис. 63. Прибор для демонстрации активности кислот
в зависимости от степени диссоциации.
69
Рис. 64. Прибор для элект-
ролиза раствора хлорида
натрия (вариант первый).
г(ее можно сделать из шайбы
для хоккея), В пробке делают
отверстие, в которое вставляют
пористый сосуд 6, используе-
мый для диффузии газов. В
пластмассовой крышке порис-
того сосуда просверливают от-
верстие, в которое помещают
угольный электрод 4 с клеммой.
Для герметичности электрод
вставляют на резиновой про-
кладке. В пробке делают еще
одно отверстие для трубки с
краном 2, которая служит для
выхода водорода. Верхняя
трубка 3 пластмассовой крыш-
ки пористого сосуда служит
для выхода хлора.
В обрезанную часть бутыл-
ки помещают цилиндрическую
металлическую сетку 7, к ко-
торой прикрепляют металлический стержень 8 с клеммой,
служащий катодом. Горловину обрезанной бутылки плот-
но закрывают резиновой пробкой 10. В пробке делают
два отверстия: одно для металлического стержня, дру-
гое для трубки 9 с краном.
Для проведения опыта прибор укрепляют в лапке же-
лезного штатива или держателя специальной подставки.
В обрезанную бутылку наливают насыщенный раствор
хлорида натрия (учитывают объем пористого цилиндра).
Этот же раствор наливают в пористый сосуд через труб-
ку 3 или через отверстие, в которое вставляют угольный
электрод.
К аноду (угольный электрод) и катоду (металличе-
ский стержень) подводят постоянный ток (напряжение
10—12 в, сила тока 2—3 а). Собирают водород вытесне-
нием воды, а хлор — вытеснением насыщенного раствора
хлорида натрия (в этом растворе хлор очень мало рас-
творяется). Гидроксид натрия у катодного пространства
выливают (по трубке с краном 9) в стакан или колбу и
прибавляют несколько капель фенолфталеина.
Вариант второй. Выпускаемый промышленностью
прибор для электролиза раствора хлорида натрия имеет
тот недостаток, что он не дает возможность обнаружит!
70
Рис. 65. Прибор для
электролиза раствора
хлорида натрия (вари-
ант второй).
Рис. 66. Прибор для электролиза ра-
створа хлорида натрия (вариант
третий).
хлор из-за отсутствия соответствующего выхода для
газа.
Прибор (рис. 65) прост по устройству. В обрезанную
бутылку или склянку с широким горлом вставляют проб-
ку с двумя графитовыми электродами. В этот сосуд на-
ливают на 2/з его объема насыщенный раствор поварен-
ной соли. На электроды помещают трубки, наполненные
этим же раствором. Они плотно закрыты сверху пробка-
ми, в которые вставляют краны.
Для электролиза пропускают постоянный ток напря-
жением 12 в. Когда в пробирках на 3—4 объема нако-
пятся газы, электролиз прекращают и определяют про-
дукты реакции. К одной трубке с оттянутым концом
подносят горящую лучину, а к другой — влажную иодо-
крахмалъную бумажку (бумажка синеет), щелочь обна-
руживают изменением окраски фенолфталеина.
Вариант третий. Основой прибора (рис. 66) является
».кч<тролизер *. Для его изготовления берут 0,5-литровую
ь.шку 1, в которую на 2/з наливают насыщенный рас-
। вор поваренной соли и закрывают пластмассовой крыш-
кой /. С внутренней стороны крышки прокладывают ре-
1 < м.: Маркелов П. И. Электролизер для получения водоро-
и юра и гидроокиси натрия. — «Химия в школе», 1971, № 2.
71
зиновые пластинки 10. Затем при помощи болта 7 при-
крепляют пластмассовый стакан 2, под дно которого по-
мещают резиновую прокладку 11.
В крышке и в дне стакана просверливают несколько
отверстий: для анода 6, для трубки, по которой выходит
хлор, и для стеклянной пипетки 5, с ее помощью отбира-
ют гидроксид натрия. В пластмассовой крышке делают
два отверстия, в одно вставляют трубку 3 для выхода
водорода, а в другое — катод 9. В целях создания герме-
тичности прибора на все стеклянные трубки, а также на
катод и анод надевают резиновые трубки-прокладки.
Анод 6 состоит из нескольких графитовых стержней (их
можно собрать из отработанных батареек карманного
фонаря). Все стержни закрепляют в резиновой пробке,
которую помещают на основном графитовом стержне.
Для проведения опыта электролизер включают в
сеть через выпрямитель (на 10—12 в). Водород, хлор и
гидроксид натрия обнаруживают обычными способами.
Приборы для синтеза аммиака
Задача синтеза аммиака в больших количествах пока
еще не решена в условиях школы. Выход аммиака в ла-
бораторных условиях составляет примерно 0,1 %, и обна-
ружить его можно только индикатором.
Вариант первый. Для синтеза аммиака можно исполь-
зовать прибор, представленный на рисунке 67. Водород
из аппарата Киппа и азот из газометра (азот получают
при реакции хлорида аммония и нитрита натрия) в отно-
шении 3:1 поступают в колбу с водой. Регулируют по-
ступление газов по пробулькиванию пузырьков. Для вы-
теснения воздуха из прибора пропускают смесь газов в
течение 1—2 мин, а водород предварительно проверяют
на чистоту. Только после этого включают катализатор-
ный стержень, помещенный в колонку /. Катализатором
является восстановленное железо, нанесенное на стер-
жень (изготовление стержней описано на стр. 31). Накал
спирали на стержне контролируют регулятором напря-
жения 2 или реостатом (накал должен быть слабым, так
как при сильном нагревании аммиак разлагается).
Аммиак из колонки синтеза / поступает в пробирку
с 2—3 мл раствора фенолфталеина. Появление малиново-
го окрашивания в пробирке доказывает образование ам-
миака.
72
Рис. 67. Синтез аммиака (вариант первый).
Вариант второй. Прибор для синтеза аммиака дан на
рисунке 68 *. Азот для синтеза выделяют из воздуха, по-
глощая из него углекислый газ щелочью, а кислород —
щелочным раствором пирогаллола1 2. Водород получают
в аппарате Киппа.
Собрав прибор, включают трубчатую печь 6 в сеть3.
В теплую печь вставляют фарфоровую или кварцевую
трубку 5, заполненную восстановленным железом на 'ас-
бесте. Водород направляют в промывалку 4 с 35—40-про-
центным раствором гидроксида калия со скоростью 3—4
пузырька в секунду. Затем водород поступает в катали-
заторную трубку 5. После этого доводят температуру пе-
чи до 500°С (наблюдают за показаниями пирометра), от-
1 См.: Ключников Н. Г. Практические занятия по химиче-
ской технологии, изд. 2-е. М., 1972.
2 Пирогаллол — трехатомный фенол (/, 2 , 3-триоксибен-
зол), легко окисляется, особенно в щелочном растворе. Для при-
готовления раствора 28 г пирогаллола растворяют в 50 мл слегка
подогретой воды и добавляют 130 мл 35-процентного раствора гид-
роксида калия.
8 Печь включают до урока и доводят ее до 150—220°С, а водо-
род начинают пропускать через трубку с катализатором при 150°С.
73
Рис. 68. Синтез аммиака (вариант второй).
крывают кран газометра и пропускают воздух через
трубку 1 с твердым гидроксидом калия или через его кон-
центрированный раствор. Гидроксид калия поглощает
углекислый газ и следы сероводорода. Кислород воздуха
поглощается щелочным раствором пирогаллола в про-
бирке 2. Чистый азот поступает в трубку 5 со скоростью
одного пузырька в секунду. Этого удается достичь при по-
мощи контрольной промывалки 3. Для поглощения ам-
миака присоединяют к фарфоровой трубке пробирку 7 с
2—3 мл воды, к которой добавляют несколько капель
фенолфталеина. Изменение окраски раствора в малино-
вый доказывает образование аммиака.
Для прекращения работы прибора закрывают кран
газометра, выключают печь. Водород продолжают еще
пропускать (3—4 пузырька в секунду), пока не остынет
печь до 150—200°С.
Вариант третий. Прибор для синтеза аммиака
(рис. 69) состоит из генератора водорода /, промывал-
ки 2 с подщелоченным концентрированным раствором
перманганата калия, промывалки 3, заполненной на
l/s объема трансформаторным маслом (индифферентная
среда, позволяющая контролировать скорость подачи
азота из газометра), фарфоровой или кварцевой трубки-
реактора 5 диаметром 11—12 мм, длиной 150—200 мм с
74
Рис. 69. Синтез аммиака (вариант третий).
предохранительной медной сеткой 4, пробирки 6 для об-
наружения продукта реакции. В центр трубки помещают
катализатор (восстановленное водородом железо, нане-
сенное на асбестовую вату).
Поверх трубки-реактора плотно наматывают спираль
из нихромовой проволоки диаметром 0,8 мм. Длина на-
мотки 60 мм. Спираль располагают над катализатором.
Наличие аммиака в пробирке 6 определяют по измене-
нию окраски раствора индикатора (2—3 капли спиртово-
го раствора РКС в 2 мл дистиллированной воды).
’ Опыт начинают с пропускания водорода через прибор.
Затем, убедившись в его чистоте, включают прибор в
сеть через регулятор напряжения. Разогревают спираль
до ярко-красного каления и поддерживают ее в таком со-
стоянии в течение 3—5 мин. По истечении этого времени
прибор выключают из сети и охлаждают катализатор в
струе водорода. Закончив восстановление катализатора,
на спираль вновь подают напряжение и поддерживают
температуру 370—400°С (разогретая спираль должна
иметь темный цвет). Затем подсоединяют к пробирке 3
самодельный газометр, заполненный азотом, устанавли-
вают скорость его тока (3 пузырька в секунду). Водород
из генератора подается непрерывно в течение всего опы-
та. Для поддержания давления газа воронку генератора
закрывают пробкой.
Через 12—15 мин наблюдают изменение окраски ин-
дикатора (желтая переходит в зеленую), это свидетельст-
вует о появлении аммиака в продуктах реакции.
75
Рис. 70. Прибор для получения аммиака и изучения его свойств.
Комбинированный прибор для получения
и изучения свойств аммиака
Комбинированный прибор (рис. 70) может быть ис-
пользован при повторении и закреплении знаний об ам-
миаке. При этом можно показать такие его свойства: го-
рение в кислороде, растворимость в воде, действие на
индикаторы, взаимодействие с хлороводородом и сер-
ной кислотой.
Прибор монтируют на доске, на которой укреплены
стойки 2 и 7. Держатель на стойке 2 закрепляет пробир-
ку 1 с хлоридом аммония и натронной известью или с
гидроксидом аммония. Образующийся аммиак проходит
хлоркальциевую трубку 4 и поступает в горелку 3 для
сжигания газов, укрепленную держателем на стойке 2.
По боковой трубке горелки направляется кислород, об-
разующийся при разложении перманганата калия в про-
бирке 12. Тройник с зажимом а соединен с другим трой-
ником при помощи резиновой трубки с зажимом б. Верх-
няя часть этого тройника входит через пробку в склян-
ку 5 (можно также использовать 0,5-литровые бутылки
из-под молока). В пробку склянки вставлена маленькая
резиновая груша 6. Нижняя часть тройника с зажимом в
опущена через пробку в склянку 11, заполненную водой с
бесцветным раствором фенолфталеина. При помощи изо-
гнутых стеклянных трубок склянка 5 соединена со склян-
кой 10 и 8. В пробку склянки 10 входит стеклянная труб-
ка от пробирки 9. В процессе демонстрации опытов для
76
изоляции одних сосудов от других пользуются винтовыми
зажимами а, б, в, г, д.
Опыты следует проводить в такой последовательности.
Вначале демонстрируют горение аммиака в кислороде.
Для этого нагревают содержимое пробирки 1. Выделяю-
щийся аммиак осушается в хлоркальциевой трубке нат-
ронной известью и направляется в горелку 3. Одновре-
менно нагревают пробирку 12 с перманганатом калия
для получения кислорода. Выделяющийся аммиак под-
жигают в верхней части горелки. Для доступа аммиака в
горелку следует открыть зажим а и закрыть зажим б. За-
тем наполняют аммиаком склянки 6, 10, 8. Для этого
продолжают нагревание пробирки 1, закрыв зажимы а, в,
д и открыв зажимы б, г. Далее показывают взаимодейст-
вие аммиака с хлороводородом и поглощение его серной
кислотой. Для этого нагревают пробирку 9, в которой со-
держится поваренная соль с серной кислотой; при этом
открывают зажим д и закрывают зажим а. Хлороводород,
попадая в склянку 10 с аммиаком, образует белый дым
хлорида аммония, а в склянке 8 аммиак будет поглощать-
ся серной кислотой, образуя сульфат аммония.
Опыты по растворимости аммиака в воде и действие
на индикаторы проводят в последнюю очередь. Необхо-
димо еще раз нагреть содержимое пробирки 1, закрыть
зажимы а, г и открыть зажим б. После этого прекраща-
ют нагревание пробирки, закрывают зажим б и резино-
вой грушей 6 впрыскивают несколько капель воды в
склянку 5; происходит растворение находящегося там
аммиака, создается разряжение. Наконец открывают за-
жим в, вода под действием атмосферного давления из
склянки 11 начнет бить малиновым фонтаном в склянке 5.
Приборы для получения азотной кислоты
Вариант первый. Собирают прибор, как показано на
рисунке 71. В колбу 1 наливают 10—12-процентный рас-
твор аммиака (при более высокой концентрации раство-
ра возможно образование нитрата аммония, га не окси-
дов азота). Газы пропускают по всему прибору с по-
мощью аспиратора, состоящего из двух склянок или
банок 5, 6. Воздух и увлекаемый им аммиак осушаются
натронной известью в хлоркальциевой трубке, затем они
поступают в колонку 3 с катализаторным стержнем (ка-
тализатор СггОз).
77
Рис. 71. Каталитическое окисление аммиака (вариант первый).
Накал спирали на стержне с катализатором регули-
руют реостатом или регулятором напряжения 2 (накал
должен быть слабым, чтобы аммиак не разлагался).
Через 1—2 мин трубку, по которой засасывается воз-
дух в колбу 1, приподнимают для уменьшения выделения
аммиака, так как избыток его может взаимодействовать
с оксидами азота1 (выделение белого дыма). В колбе 4
можно обнаружить бурые пары оксида азота (IV), кото-
рые проходят в пробирку с раствором лакмуса или рас-
твором дифениламина. Изменение окраски позволяет
судить об образовании азотной кислоты.
Вариант второй. Этот опыт можно показать в другом'
приборе (рис. 72), где контактным аппаратом служит
муфта холодильника. В нее помещают кварцевую или
фарфоровую трубку 1 со спиралью. Муфту холодильни-
ка заполняют катализатором 2— оксидом хрома (III) на
асбесте (в отношении 1:10). Аммиак получают из 10—12-
процентного раствора его в склянке 6 и осушают натрон-
ной известью в U-образной трубке 4. Поступающий воз-
дух осушают концентрированной серной кислотой в
* Во всех вариантах опытов получения азотной кислоты следует
регулировать подачу аммиака. При образовании белого дыма умень-
шают концентрацию аммиака.
78
Рис. 72. Каталитическое окисление аммиака (вариант второй).
склянке 5. Газы смешиваются в склянке 3, наполненной
стеклянной ватой.
Прибор после проверки его на герметичность включа-
ют в сеть и пропускают через нагретый катализатор ам-
миачно-воздушную смесь. В демонстрационной колбе
можно заметить бурые пары оксида азота (IV). Проса-
сывая газы аспиратором через раствор лакмуса или ди-
фениламина, в пробирке обнаруживают азотную кислоту.
Вариант третий. Получают азотную кислоту в прибо-
ре, данном на рисунке 73 (упрощенный вариант прибора
Н. Г. Ключникова).
Рис. 73. Каталитическое окисление аммиака (вариант третий).
79
Фарфоровую или кварцевую трубку 2 почти полно-
стью заполняют катализатором (порошок оксида вана-
дия (V) перемешивают с асбестовой ватой). При этом не
должно быть просветов в трубке. Аммиачно-воздушную
смесь можно получить пропусканием воздуха через
15—20-процентный раствор аммиака. Собрав прибор,
проверяют его герметичность. Для этого пропускают воз-
дух через установку, заменив колбу 4 пробиркой с водой;
если прибор собран правильно, то воздух будет пробуль-
кивать в пробирках. Затем включают в сеть трубчатую
печь 3 и нагревают ее до 800°С. После этого открывают
кран газометра 1 и воздух поступает в колбу 1 с раство-
ром аммиака. Из колбы аммиачно-воздушную смесь про-
пускают в пробирку с 30—35-процентным раствором ще-
лочи. За током газов следят по количеству пузырьков,
проходящих через щелочь в пробирке (1—2 пузырька в
1 сек).
Очищенную аммиачно-воздушную смесь пропускают
через трубку 2, наполненную катализатором и нагретую
до 800°С. Оксид азота (II) поступает в сухую колбу 4, где
происходит его окисление. Образование бурых паров ок-
сида азота (IV) указывает на процесс окисления аммиа-
ка. Затем закрывают кран газометра, выключают печь
и отсоединяют колбу 4. В колбу наливают немного воды
и растворяют в ней оксид азота (IV). Индикатором уста-
навливают образовавшуюся кислоту.
Вариант четвертый. Азотную кислоту можно получить
в приборе, который дан на рисунке 74.
Свежеполученный оксид хрома (III) тщательно пере-
мешивают с асбестовой ватой (в отношении 1:10) и по-
мещают в U-образную трубку 2. В одно колено этой труб-
ки па смесь насыпают топкий слой оксида хрома (Ill).
Катализатор нагревают несколько минут, затем само-
дельным аспиратором 4 просасывают воздух через кол-
бу 1 с 10—12-процентным раствором аммиака.
Аммиачно-воздушную смесь осушают в хлор-
кальциевой трубке натронной известью. Реакция катали-
тического окисления аммиака, протекающая на поверхно-
сти катализатора, экзотермическая. В связи с этим ката-
лизатор постепенно накаляется, поэтому его нагревание
можно прекратить.
1 Вместо газометра С воздухом можно применить самодельную
воздуходувку.
80
Рис. 74. Каталитическое окисление аммиака (вариант четвертый).
В колбе 3 собирается оксид азота (IV), который по-
ступает в пробирку с раствором лакмуса или дифенил-
амина. В этом варианте опыта, как и в предыдущих, ре-
гулируют подачу аммиака.
Вариант пятый. Каталитическое окисление аммиака
проводят в приборе (рис. 75), состоящем из пробирки 1.
трубки-реактора 2, спирали 3, колбы-приемника 4. В про-
бирку до половины наливают 25-процентного раствора
аммиака, через который пропускают из газометра кисло-
род со скоростью 5—10 пузырьков в 1 сек. Пробирку со-
единяют с реактором, изготовленным из кварцевой
(фарфоровой) трубки диаметром 12 мм, длиной 200 мм.
Поверх трубки наматывают спираль из нихромовой про-
волоки диаметром 0,8 мм. Длина спирали 60 мм. Газо-
образные продукты реакции собирают в колбу методом
вытеснения воздуха.
Для проведения опыта готовят катализатор —оксид
хрома (III). В качестве носителя катализатора исполь-
зуют кусочки кирпича (или неглазурованной глины), ко-
торые вымачивают в насыщенном растворе дихромата
аммония в течение 1,5—2 ч, а затем прокаливают в пла-
A 'Заказ 2587
81
Рис. 80. Прибор для обнаружения коллоидных систем.
вистое, потому что в трубку с оттянутым концом колбы 13
попадает вода. Этого можно избежать, если перед нача-
лом опыта продуть трубку воздухом и следить за тем,
чтобы вода не достигала трубки.
Для демонстрации восстановительных свойств оксида
углерода (II) закрывают кран 15 и открывают кран 16.
Оксид углерода (II) поступает в пробирку 17 с оксидом
меди. Пробирку нагревают. Восстановление меди из ок-
сида идет быстро. Оксид углерода (IV) и непрореагиро-
вавший оксид углерода (II) из пробирки 17 поступают в
пробирку 18 с известковой водой. Остаток оксида углеро-
да (II) сжигают у выхода трубки 19.
Прибор для демонстрации прохождения пучка света
через коллоидные системы
Предлагаемый прибор (рис. 80) в отличие от прибора,
описанного К. Я. Парменовым!, позволяет проводить
сравнение коллоидных систем с истинными растворами.
Прибор представляет собой фанерный ящик 1 разме-
ром 42X12X24 см, разделенный перегородками 2 на
три равные отделения. В среднее отделение укрепляют
* См.: Парменов К. Я- Опыты по химии с электрическим то-
ком. М., 1962.
87
патрон 3 с электролампой на 50—100 вт так, чтобы луч
от нити накаливания лампы мог пройти через круглые
отверстия — диафрагмы 4. Ящик закрывают передней
стенкой 5, которая передвигается в пазах ящика. В стен-
ке имеются круглые отверстия 6, диаметр которых соот-
ветствует диаметру колб или стаканов с исследуемыми
растворами. Крайние отделения ящика, куда ставят рас-
творы, окрашивают в черный цвет, а среднее отделение —
в белый цвет.
При демонстрации прохождения пучка света через
растворы опускают переднюю стенку и включают прибор
в сеть. Через круглые отверстия передней стенки хорошо
виден луч, проходящий через коллоидный раствор. Меж-
ду тем в колбе с истинным
дается.
раствором этого не наблю-
Рис. 81. Прибор для Демонстра-
ции теплопроводности металлов.
Прибор
для демонстрации
теплопроводности
металлов
Свойство теплопровод-
ности можно показать, ис-
пользуя электропаяльник
(рис. 81). К медному стер-
жню 2 приклепывают ме-
таллическую пластинку /
толщиной 1—2 мм, шири-
ной 10 мм и длиной 95 мм.
На пластинке высверли-
вают четыре отверстия ди-
аметром 3 мм. Электропа-
яльник вместе со стерж-
нем и пластинкой включа-
ют в электросеть и нагре-
вают 5—6 мин (при усло-
вии, что стержень имеет
длину 85 мм и диаметр 9
мм). Затем в круглые от-
верстия пластинки встав-
ляют прутки 3 одинако-
вых размеров из различ-
ных металлов (алюминий,
свинец, медь, железо);
В8
длина 55 мм, диаметр Ь,мм; нижний конец прутка, кото-
рый вставляют в отверстие медной пластинки, должен
иметь.длину 2—2,5 мм. К этим пруткам воском или пара-
фином. приклеивают бумажки с символами металлов.
Через некоторое время можно заметить, что бумажка
с медного прутка спадает, а бумажка на железном прут-
ке держится. Аналогично демонстрируют теплопровод-
ность и других металлов.
Прибор для разложения карбонатов
Колонку с тремя тубусами (два нижних закрывают
или зипнипают) заполняют па 3/4 мелкими кусочками
мела, мрамора пли известняка, а затем закрывают рези-
itiHuiii пробкой, и которую вмонтировав электронагрева-
|г ii.tiiJii узел (см. стр. 31). Электронагревательный узел
и ключ и ют в сеть через регулятор напряжения или рео-
ciai, (1осле включения узла в сеть начинается процесс
ра 1ЛОЖСИИЯ карбонатов. Оксид кальция остается в Колон-
ке, а выделяющийся оксид углерода (IV) поступает в со-
суд с известковой водой. К не-
большому количеству оксида
кальция приливают раствор
фенолфталеина.
Прибор, иллюстрирующий
роль флюсов
в шлакообразовании
В склянку насыпают смесь
(ее предварительно растира-
ют), состоящую из 36 частей
сухого песка, 0,3 частей окси-
да кальция и 19 частей карбо-
ната натрия. В нее помещают
нагревательный стержень
(рис. 82). На стержень, покры-
тый изоляционной массой, на-
матывают медную проволоку, к
ее нижнему концу присоединя-
ют небольшой кусок спирали от
электроплитки. В смесь погру-
жают конец стержня со спи-
ралью. При включении при-
Рис. 82. Прибор, иллю-
стрирующий роль флю-
сов в шлакообразовании.

89
бора в сеть через регулятор напряжения или реостат
можно заметить образование раскаленных крупинок шла-
ка, прилипающих к спирали. Этот опыт доказывает, что
основные оксиды (кальция, магния, железа) реагируют
с кислотным оксидом кремния, при этом получаются лег-
коплавкие соединения — шлаки. Для сравнения ставят
такой же опыт с одним сухим песком.
Глава III. ПРИБОРЫ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ОПЫТОВ
ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Приборы для получения метана из уксусной кислоты
Вариант первый. Предлагаемый прибор (рис. 83) по-
зволяет получать метан непрерывно и в больших количе-
ствах из доступного и известного учащимся вещества —
уксусной кислоты. Конструкция прибора дает возмож-
ность в процессе опыта вводить новые порции реагирую-
щего вещества и выводить продукты реакции. В ка-
честве катализатора используют расплав смеси ацетата
и карбоната натрия в определенном соотношении (4:1),
расплавом пропитывают асбестовый шнур и помещают
его внутри спирали.
Основная часть прибора — реактор 4, который закры-
вают пробкой 2 с капельной или делительной воронкой 1.
На пробке монтируют контакт 3 для присоединения спи-
рали. В качестве реактора используют трубку из туго-
плавкого или кварцевого стекла длиной 200—250 мм и
диаметром 20—25 мм. Внутри трубки помещают нихро-
мовую спираль 5 с катализатором. Другой конец трубки-
Рис. 83. Получение метана из уксусной кислоты (ва-
риант первый).
91
реактора закрывают пробкой, в которую вставляют
кран 6 и тройник; один конец (7) тройника служит от-
водом газов, а другой (8) —для вывода спирали. Отвод 7
соединяют с промывалками: первую заполняют водой,
вторую — концентрированным раствором щелочи, тре-
тью — известковой водой.
Эксперимент начинают с подбора напряжения (эмпи-
рическим путем), необходимого для нагревания спирали.
При этом используют регулятор напряжения. Для про-
ведения опыта нужно спираль нагреть до красного кале-
ния. После этого наливают в делительную воронку ук-
сусную кислоту 70-процентной и более высокой концент-
рации, открывают кран воронки и при этом следят, чтобы
кислота от спирали находилась на расстоянии 3—5 мм.
Далее включают регулятор напряжения в сеть, и подают
на спираль подобранное ранее напряжение. Выделяю-
щийся газ (первые порции направляют в вытяжной шкаф
или окно) проверяют на чистоту; если взятая проба газа
горит спокойно, то им можно пользоваться. Только после
этого газ собирают в газометр, а затем его пропускают
через промывную склянку (склянку Тищенко или само-
дельную), заполненную концентрированной серной кисло-
той, где газ осушается. Собранный метан можно исполь-
зовать для различных опытов (хлорирования, горения,
разложения и др.).
Вариант второй. Метан можно получить из уксусной
кислоты в приборе, изображенном на рисунке 84. В каче-
стве катализатора берут оксид никеля NiO (см. стр. 101),
который наносят на стержень (см. стр. 31) и на асбесто-
вую пить. Эту нить протягивают в свисающую спираль.
В колонку наливают столько кислоты, сколько показано
ее па рисунке. Для улавливания СОг служат две склянки,
одна с раствором гидроксида натрия, другая — с извест-
ковой водой. Прибор включают в сеть через регулятор
напряжения. Очищенный метан собирают в газометр.
Термическое разложение парафиновых углеводородов
Для разложения углеводородов необходима высокая
температура (для метана— свыше 1000°С, пропана —
около 800°С). которую можно достичь при искровом раз-
ряде или использовании трубчатой печи. При пиролизе
метана получаются ацетилен, сажа и водород, а при пи-
ролизе пропана образуется больше веществ.
92
Рис. 84. Получение метана из уксусной кислоты (вариант
второй).
Вариант первый. Разложение метана или пропана
(пропанбутановой смеси) можно провести в приборе, ко-
торый состоит из стеклянной трубки 2 длиной 20—25 см,
диаметром 30—40 мм *. В отверстия трубки вставляют
резиновые пробки с газоотводными трубками и двумя
электродами 3 (алюминиевыми или медными), как пока-
зано на рисунке 85. Электроды соединяют с индуктором.
В пробирки 1 и 5 наливают подкисленный раствор
перманганата калия, а в пробирку 4 раствор нитрата се-
ребра (при разложении же пропана в пробирку 4 нали-
вают раствор перманганата калия, а пробирку 5 сни-
мают). Прежде чем включить прибор, проверяют работу
индуктора (получают непрерывный искровой разряд).
Затем отключают индуктор и пропускают некоторое вре-
мя метан через прибор. Одновременно проверяют прибор
на герметичность. После этого, не прекращая подачи га-
за, включают индуктор. Между электродами проскаки-
* См.: Трибунский Н. Г. Прибор для дегидрирования ме-
тана.— «Химия в школе», 1960, № 4,
93
Рис. 85. Прибор для термического разложения предельных
углеводородов (вариант первый).
вают искры, под действием которых происходит разло-
жение метана или пропана. При этом образуется сажа,
осаждающаяся на электродах и стенках трубки, и выделя-
ются непредельные углеводороды. Их обнаруживают рас-
твором перманганата калия (обесцвечивание). Ацети-
лен, получающийся при разложении метана, устанавли-
вают реакцией образования ацетиленида серебра в
пробирке 4. Остатки газа сжигают.
Вариант второй. Изменение объема газов при разло-
жении метана или пропана можно показать в другом
приборе (рис. 86). На стеклянную трубку 1 длиной
15—18 см, диаметром .30—40 мм наносят 6—8. делений
(цена деления 2 см). Верхний конец трубки закрывают
пробкой, в которую вставляют медный или алюминиевый
электрод и изогнутую трубку с краном. Второй такой же
электрод вставляют с противоположной стороны труб-
ки *. Расстояние между электродами примерно 1—1,2 см.
Чтобы предохранить второй электрод от коррозии, на не-
го надевают резиновую трубку, а конец провода оставля-
ют оголенным.
К нижнему концу трубки присоединяют сосуд с во-
1 Если электроды вставить в одну пробку, то электрические за-
ряды будут на ее поверхности. Это приведет к образованию сажи и
прекращению искрового разряда.
94
дой. Трубку заполняют
водой, для этого открыва-
ют кран 2 и зажим 4. За-
тем присоединяют рези-
новую трубку 3 к газомет-
ру с метаном или пропа-
ном и пускают газ
в трубку на 2—3 де-
ления. После этого за-
крывают кран 2 и про-
пускают искровой разряд.
Через некоторое время
можно заметить пониже-
ние уровня воды в трубке.
Когда объем газа будет в
2—3 раза больше первона-
чального, опыт приоста-
навливают. Для исследо-
вания газообразных продуктов пиролиза конец резино-
вой трубки 3 помешают в пробирку с раствором перман-
ганата калия, открывают кран 2 и пропускают газ до
обесцвечивания раствора.
При постановке дан-
ного опыта не следует
продолжительное время
пропускать искру, так
как между электродами
получается сажевый
мостик и прекращает-
ся искровой разряд.
Вариант третий.
Прибор (рис. 87) состо-
ит из двух сообщаю-
щихся между собой
склянок емкостью
250 мл с делениями. В
реакторе 1 делают три
отверстия: два боковых
и одно в дне. Их свер-
лят ручной дрелью са-
модельным твердо-
сплавным сверлом. Его
изготовляют из латун-
ной шпильки длиной
Рис. 86. Прибор для термиче-
ского разложения предельных
углеводородов (вариант вто-
рой).
Рис. 87. Прибор для термического
разложения предельных углеводо-
родов (вариант третий).
95
100 мм и диаметром 5 мм. В торце ее прорезают паз
глубиной 8 мм. С боковых сторон паза сверлят отвер-
стия для оси диаметром 1,5 мм, вставляют твердо-
сплавное колесико от стеклореза и закрепляют его при
цомощи расклепки оси. Сверление ведут до появления
небольшого скола в стекле с противоположной стороны,
затем бруском доводят отверстие до заданного размера.
В боковые отверстия реактора вставляют на пробках
медные электроды (лучше нихромовые), расстояние меж-
ду которыми 6—8 мм; в дне сосуда закрепляют кран 2, он
предназначен для заполнения газами реактора, а также
для взятия проб на продукты реакции. В приемнике 3 де-
лают отверстие 4 или отрезают дно для сообщения с ок-
ружающей средой. Перед началом опыта реактор запол-
няют водой так, чтобы в нем не оставалось пузырьков
воздуха, присоединяют другой сосуд и закрепляют их в
лапках штатива на одном уровне. Затем реактор 1 запол-
няют газом, для этого его присоединяют к газометру с га-
зообразным углеводородом через кран 2. Первоначально
берут большой объем (100 мл), затем доводят его до не-
обходимого (50 мл) путем отбора проб и проверки газа
на чистоту, жидкость в обеих склянках устанавливают на
одинаковом уровне. Электроды при помощи проводников
соединяют с источником высокого напряжения (напри-
мер, высоковольтный газосветный трансформатор, даю-
щий до 13 тыс. в). Подключают трансформатор к сети пе-
ременного тока 220 в.
Вариант четвертый. Опыт проводят в приборе
(рис. 88), который состоит из кварцевой трубки 1 длиной
150—200 мм, диаметром 11—12 мм. Поверх трубки нама-
Рис. 88. Прибор для термического разложения предельных углево-
дородов (вариант четвертый).
96
гывают спирдль 2 с плотно уложенными друг к другу
витками нихромовой проволоки, ее длина 40—50 мм. На-
ружную спираль последовательно соединяют с внутрен-
ней спиралью 3. Обе спирали из нихромовой проволоки
одного диаметра 0,6 мм. Наружный диаметр спирали 3
должен соответствовать внутреннему диаметру отверстия
фарфоровых бус, надеваемых на спираль. Бусы и спи-
раль 3 могут быть использованы из готового ремонтного
набора для бытовой электродуховки (их можно приобре-
сти в магазинах электротоваров).
Концы трубки-реактора закрывают пробками с не-
большими тройниками. Через одно отверстие тройника
проходит проводник, соединенный со спиралью, а через
другое поступает газ.
Для проведения опыта необходимо иметь два отдель-
ных газометра с делениями; один (А) емкостью 0,5 л
заполненный газообразным углеводородом, другой (Б)
емкостью 1 л, заполненный водой. Газометр с углеводо-
родом подключают через осушительную пробирку (в ней
концентрированная серная кислота), которая одновре-
менно контролирует скорость поступления газа в реактор.
Обычно газ подают со скоростью один пузырек в секунду.
Затем включают спираль в сеть (через регулятор на-
пряжения) и нагревают ее до красного каления. Для со-
бирания продуктов реакции (а также неразложившего-
ся газа) присоединяют к реактору литровый газометр.
В процессе опыта можно наблюдать осаждение сажи на
фарфоровых бусинках и увеличение объема газов, выхо-
дящих из реактора, по сравнению со взятым объемом.
При использовании метана примерно из 100 мл его обра-
зуется 200 мл газов.
Вариант пятый. Для разложения пропана можно при-
менить нагреватель (рис. 14) или трубчатую печь
(рис. 89), нагретую до 800°С. Пропан пропускают внача-
ле в пробирку 1 с раствором перманганата калия, а за-
тем в нагретую кварцевую или фарфоровую трубку. Про-
дукты реакции собирают в пробирку 2 с раствором пер-
манганата калия.
Галогенирование предельных углеводородов
Хлорирование газообразных предель-
ных углеводородов. Фотохимическое хлорирование
предельных углеводородов проводят в приборе (рис. 90),
97
Рис. 89. Прибор для термического разложения
предельных углеводородов (вариант пятый).
основной частью которого является пробирка-реактор 5
длиной 200—250 мм и диаметром 18—20 мм (емкость
80—100 мл). Пробирку закрывают пробкой с кранами
(вместо кранов можно использовать винтовые зажимы).
Заполненную осушенным хлором пробирку-реактор 3
крепят в лапке штатива, соединяют ее резиновыми труб-
Рис. 90. Хлорирование метана.
98
ками через краны 2 и 4 с остальными узлами прибора.
Через промывалку I с концентрированной серной кисло-
той подают в реактор метан или его гомолог. Об их объ-
еме судят по количеству вытесненной жидкости из до-
затора 6 в мензурку 7. Дозатор состоит из горизонталь-
ной трубки 6 (длина 100 мм, диаметр 10 мм}, закрытой
пробками (в одну пробку вставлен кран), и пробирки 5 с
концентрированной серной кислотой. Она защищает газы,
находящиеся в реакторе, от возможного попадания вла-
ги из дозатора. Перед началом опыта дозатор заполня-
ют водой. Под кран дозатора подставляют приемник 7 с
делениями, емкостью 100 мл.
После заполнения прибора газом закрывают краны 2,
4, устанавливают его на расстоянии 200 мм от ртутно-
кварцевой лампы. Затем включают лампу в сеть (при от-
сутствии ртутно-кварцевой лампы прибор располагают
на окне) и через 8—10 мин наблюдают полное исчезно-
вение окраски хлора. Далее вынимают реактор из лапки
штатива, не разбирая его и не открывая краны. Чтобы
доказать образование жидких продуктов хлорирования
метана, реактор (отдельный участок) проецируют на эк-
ран. При этом наблюдают прозрачные жирные капли
хлорпроизводных, прочно удерживающихся на стенках
пробирки.
Для обнаружения хлороводорода открывают пробку
реактора и вносят стеклянную палочку, смоченную раст-
вором аммиака: образуются клубы белого дыма хлорида
аммония. После этого вливают в реактор 3—5 мл дистил-
лированной воды и встряхивают ее. Полученный раствор
разливают на три порции в пробирки. В первую прили-
вают раствор фиолетового лакмуса — он краснеет; во
вторую — нитрата серебра — выпадает белый осадок; в
третью — кусочек магния, выделяются пузырьки водоро-
да. Чтобы учащимся были видны мелкие пузырьки водо-
рода, изменение окраски индикатора, пробирки проеци-
руют через проектор на экран.
Бромирование гексана или гептана. На-
глядно можно показать галогенирование предельных уг-
леводородов на примере бромирования гексана, гептана,
( чищенного от непредельных углеводородов керосина.
Для проведения опыта используют прибор (рис. 91),
состоящий из пробирки 1, газоотводной трубки и двух
соединенных между собой пробирок: с раствором лакму-
са 2 и с раствором нитрата серебра 3. В вытяжном шкафу
99
Рис. 91. Бромирование гексана или гептана.
перед началом проведения опыта готовят смесь, состоя-
щую из 3 мл гексана и 0,1 мл брома (необходимое коли-
чество брома отмеряют при помощи люеровского
шприца). Для лучшего перемешивания компонентов
смесь осторожно встряхивают, а затем переливают в
пробирку-реактор. Пробирку закрывают светонепроница-
емым колпачком из черной бумаги так, чтобы была за-
темнена ’Д объема смеси. К реактору присоединяют газо-
отводную трубку и весь прибор закрепляют в зажимах
штатива. После этого реактор подвергают воздействию
света.
Опыт проводят с использованием солнечного, или
дневного рассеянного света, или света проекционной лам-
пы проектора. При использовании в качестве облучателя
проекционной лампы прибор для бромирования устанав-
ливают на расстоянии 150—200 мм от лампы или объек-
тива проектора. Для лучшей видимости изменений, про-
исходящих в пробирках, устанавливают подсвет и фон
(белый для пробирок 1 и 2, черный для пробирки 3). Че-
рез 5 мин после включения лампы в сеть начинается
обесцвечивание смеси в той части пробирки, которая не
была затемнена. Одновременно выделяется' газообраз-
ный продукт. Затем снимают затемняющий колпачок и
учащиеся видят границу обесцвечивания. Это доказыва-
ет, что данная реакция фотохимическая. Далее всю смесь
подвергают воздействию света. Об окончании галогениро-
вания судят по полному обесцвечиванию. Галоген в по-
лученном бесцветном продукте обнаруживают пробой
100
Бейльштейна1. С помощью лакмуса, нитрата серебра оп-
ределяют бромоводород.
Каталитическое гидрирование непредельных соединений
Для гидрирования непредельных соединений исполь-
зуют никелевый катализатор1 2. Его готовят следующим
образом. Получают карбонат никеля взаимодействием
нитрата никеля (при его отсутствии можно воспользо-
ваться сульфатом никеля или хлоридом никеля) с карбо-
натом натрия или карбонатом аммония. Исходные ве-
щества берут в определенных отношениях согласно урав-
нению реакции:
Ni(NO3)2 4-N а2СО3 = NiCOs + 2NaNOs
Желательно, чтобы растворы нитрата никеля и кар-
боната натрия были одинаковой концентрации. Осадок
карбоната никеля отфильтровывают, промывают и про-
каливают или сушат (110°С). При этом получается оксид
никеля (II):
N1CO3 = NiO + СО2
Оксид никеля (II) перемешивают с асбестовой ватой
в отношении 1: 12, помещают в тугоплавкую трубку и
восстанавливают водородом. Водород очищают от приме-
си сероводорода раствором щелочи (сероводород образу-
ет соединение NiS — яд для катализатора). Оксид нике-
ля (II) легко восстанавливается до металла в мелкодис-
персном виде3.
Гидрирование этилена. Для гидрирования эти-
лена собирают прибор, как указано на рисунке 92, а.
В реакционную трубку 4 (фарфоровую, кварцевую или
из тугоплавкого стекла диаметром 30—40 мм) вносят на
асбестовой вате никелевый катализатор (им заполняют
всю трубку) и включают печь. Затем прибор проверяют
на герметичность. Для этого пропускают водород через
1 Проба Бейльштейна заключается в следующем: медную пла-
стину (или проволоку, скрученную в виде ложечки) прокаливают в
пламени до образования темного налета оксида меди (II). Конец
пластины смачивают исследуемым веществом и вносят в пламя При
этом Талогенопроизводное вступает в реакцию с оксидом меди (II),
образующийся хлорид меди окрашивает пламя в зеленый цвет.
2 Все катализаторы готовят до уроков.
8 Оксид никеля (II) с асбестом приготовляют заранее, а восста-
навливают его только перед применением.
101
Рис. 92. Гидрирование этилена.
систему или присоединяют к пробирке 7 самодельный ас-
пиратор или водоструйный насос. Когда температура пе-
чи 5 достигнет 150—200°С, начинают эксперимент.
Водород, получаемый в пробирке 2 (аппарат Киппа- для
этих целей непригоден, так как давление в нем неболь-
шое), очищают от примесей щелочным раствором пер-
манганата калия в пробирке 3 и подают в реакционную
трубку. Из газометра поступает этилен, его вначале очи-
щают концентрированным раствором щелочи в пробир-
ке 1, а затем направляют в реакционную трубку. При
этом необходимо следить за тем, чтобы этилен поступал
с очень малой скоростью (20 пузырьков за 30 сек). Даже
и через 15 мин бромная вода в пробирке 6 и раствор пер-
манганата калия в пробирке 7 не обесцвечивается. Это
доказывает, что этилен полностью превратился в этан.
Реакционную трубку можно нагревать электроспиралью
(рис. 92, б). Для этой цели берут фарфоровую труб-
ку (10) длиной 30 см, на которую наматывают спи-
раль 9. Чтобы не было движения витков по трубке,
спираль закрепляют в отдельных местах (особенно на ее
конце) массой, состоящей из асбестовой ваты и силикат-
ного клея. В трубку помещают никелевый катализатор 8
на асбесте. Спираль нагревают до 300°С (большое коли-
чество теплоты отдается во вне). Температуру можно
определить термометром на 350°С или пирометром. В
102
Рис. 93. Гидрирование олеиновой кислоты.
дальнейшем температуру поддерживают регулятором на-
пряжения.
Последовательность проведения этого опыта ничем не
отличается от опйсанного.
Гидрирование олеиновой кислоты. Ис-
пользуя никелевый катализатор на асбесте, можно полу-
чить стеариновую кислоту из олеиновой.
Опыт проводят в приборе, данном на рисунке 93.
На фарфоровую трубку 3 длиной 30—40 см, диаметром
20—30 мм наматывают спираль 4, закрепляют ее асбес-
товой массой. В трубку помещают на асбесте никелевый
катализатор 5. В воронку наливают пеокислившуюся
олеиновую кислоту. Водород получают в пробирке 1, его
очищают от примесей щелочным раствором перманганата
калия в пробирке 2 и направляют (водород в избытке) в
реакционную трубку, нагретую до 300°С. В реакционной
трубке олеиновая кислота переходит в парообразное со-
стояние. На большой поверхности катализатора проис-
ходит процесс гидрирования олеиновой кислоты. В про-
бирке 6 (особенно в газоотводной трубке) собирается
твердый продукт, жирный на ощупь—стеариновая кисло-
та. При гидрировании получается обычно темная масса,
так как в нее попадает катализатор. Если в трубку (у вы-
хода продукта реакции) вставить тампон из стекловолок-
на, то можно получить светлый продукт.
Комбинированный прибор для получения
и изучения свойств ацетилена
Опыты с ацетиленом (гидратация, горение в кислороде
и др.) показывают в приборе (рис. 94), который состоит
103
Рис. 94. Прибор для изучения свойств ацетилена.
из колбы Вюрца 1 на 250 мл с капельной воронкой, кол-
бы 3 емкостью 100—150 мл, двух колб 4 и 6 емкостью
0,25—0,5 л (газометр), круглодонной колбы 8 на 100 мл
и двух пробирок 9, 10. Колбу Вюрца соединяют с капель-
ной воронкой резиновой трубкой 2 !.
Для получения ацетилена в колбу Вюрца помещают
несколько кусочков карбида кальция. Из капельной во-
ронки пускают небольшими порциями насыщенный раст-
вор хлорида натрия. Ацетилен, очищенный от сероводо-
рода раствором сульфата меди в колбе 3, поступает в
газометр. Он вытесняет воду или насыщенный раствор
хлорида натрия из колбы 4 в колбу 6 (кран 5 закрыт).
Опыты с ацетиленом проводят в определенной после-
довательности. Вначале показывают окисление, броми-
рование и взрыв смеси ацетилена с кислородом. Для это-
го к оттянутому концу крана колбы присоединяют труб-
ку 7 и открывают кран 5. Ацетилен поступает в бромную
воду и раствор перманганата калия. Взрыв ацетилена
проводят в толстостенной склянке объемом 50 мл. Для
показа горения ацетилена убирают трубку 7 и открыва-
ют кран 5. Введение в коптящее пламя кислорода (из га-
зометра) позволяет получить светящееся пламя.
1 Данная деталь обеспечивает непрерывное поступление раство-
ра соли в колбу, так как выделяющийся ацетилен создает давление
на жидкость.
104
При демонстрации реакции гидратации ацетилена
присоединяют трубку 7 одним концом (резиновой труб-
кой) к оттянутой трубке крана 5 газометра, а другим—
к трубке колбы 8 с катализатором (соль ртути). Далее
открывают кран 5 и ацетилен из колбы 4 поступает в ре-
акционную колбу 8. Краном регулируют ток ацетилена.
Для удаления образовавшегося уксусного альдегида кол-
бу 8 слабо нагревают на пламени или подставляют п<рд
нее нагретую до 80°С водяную баню.
Уксусный альдегид растворяется в дистиллированной
воде — в пробирке 9, часть его попадает в фуксинсернис-
тую кислоту — в пробирке 10. О получении уксусного
альдегида судят по изменению окраски фуксинсерние»
той кислоты в пробирке 10 (появление розовой окраски).
С раствором уксусного альдегида в пробирке 9 проводя1»,
реакцию «серебряного зеркала».
Термическая ароматизация
Для доказательства формулы бензола в школьном
курсе химии рассматривают опыт Н. Д. Зелинского н
Б. А. Казанского по полимеризации ацетилена.
Вариант первый. Процесс полимеризации можно по-
казать в приборе, изображенном на рисунке 95. Реакци-
онную кварцевую или фарфоровую трубку 5 (можно
взять трубку из тугоплавкого стекла) заполняют активи-
рованным углем и помещают в трубчатую печь. К одному,
концу трубки присоединяют холодильник 6, к другому-^
трубку 4 с осушающим веществом (гидроксидом калия).
Рис. 95. Полимеризация ацетилена.
105
Прежде чем показывать опыт, включают в сеть трубча-
тую печь и доводят до 600—700°С (наблюдают за пиро-
метром).
Ацетилен, собранный в газометр 2 (зажим 1 закрыт),
очищают в пробирке 3 насыщенным раствором питьевой
соды и в трубке 4 гидроксидом калия. В реакционной
трубке происходит разложение и полимеризация ацети-
лена. Жидкий продукт в пробирке 7 дает формалитовую
реакцию *. Для постановки опыта требуется 0,5—0,8 л
ацетилена.
Вариант второй. Используя этот же прибор, можно не-
сколько изменить опыт. Так как ацетилен частично раз-
лагается в реакционной трубке с выделением сажи, то она
и служит катализатором. При этом необходимо помнить,
что ацетилен должен поступать слабым током так, что-
бы можно было считать пузырьки. При сильном, неравно-
мерном токе может произойти его загорание в реакцион-
ной трубке. Через 5—7 мин после начала опыта с помо-
щью формалитовой реакции обнаруживают бензол в па-
рообразных продуктах. Расход ацетилена для опыта 0,5 л.
Вариант третий. В качестве реакционной трубки при-
меняют фарфоровую длиной 30—50 см, диаметром 20—
30 мм. Нагревают трубку широким пламенем газовой го-
релки. Катализатор в трубку не кладут, так как его полу-
чают при разложении ацетилена (сажа). Через 5 мин
формалитовой реакцией обнаруживают бензол.
Термический крекинг
При нагревании (крекинге) насыщенных углеводоро-
дов получают предельные, непредельные и ароматические
углеводороды. Характер продуктов крекинга зависит от
температуры. При 400—500°С получается высокий выход
бензина, при 800—1000°С образуются преимущественно
газообразные углеводороды, выше 1000—1200°С проис-
ходит разложение молекул на углерод и водород.
Вариант первый. Опыт по термическому крекингу про-
водят в приборе, который дан на рисунке 96. Железную
трубку 2 диаметром 20—30 мм вставляют в трубчатую
печь 3 (печь устанавливают наклонно). Температуру пе-
чи показывает пирометр 4. Трубку закрывают корковыми
1 В пробирку с жидким продуктом наливают 0,5 мл формалина,
1 мл коицентрироваииой серией кислоты.
100
Рис. 96. Прибор для термического крекинга.
пробками (резиновые не применяют), промазанными ас-
бестовой кашицей. Реакционную трубку соединяют с бю-
реткой 1 и приемником 5, к которому подключают газо-
метр 8, 9.
Прибор проверяют на герметичность. Для этого за-
крывают кран 7 газометра и кран бюретки, открывают
зажим 6 (лучше винтовой). Если вода не перетекает из
колбы 8 в колбу 9, то прибор «держит». После этого на-
ливают в бюретку 15—20 мл очищенного керосина (см.
стр. 109). Когда температура печи достигнет 500°С, пуска-
ют периодически керосин (небольшими порциями по 0,3—
0,5 мл). Жидкие продукты крекинга собирают в пробир-
ку 5, охлаждаемую водой, а газообразные — в колбу 8.
По окончании опыта закрывают кран бюретки, отклю-
чают печь, перекрывают зажимом 6 резиновую трубку и
отсоединяют приемник 5. Затем к одной части получен-
ного продукта приливают немного подкисленного раство-
ра перманганата калия, а с другой проводят формалито-
вую реакцию на ароматические углеводороды. Появля-
ется темно-красный, постепенно темнеющий осадок, на
стенках пробирки образуются красные полосы.
Для анализа газов, собранных в газометре, колбы 8
и 9 меняют местами. К трубке (с закрытым краном 7)
колбы 8 присоединяют газоотводную трубку, опускают
ее в раствор перманганата калия и открывают кран 7.
107
Раствор быстро обесцвечивается. Остаток газов можно
сжечь.
Использование трубчатой печи для опыта обеспечива-
ет безопасность его проведения.
Вариант второй. По методике, которая описана выше,
можно провести термический крекинг в приборе (рис. 96),
где реактором является трубка (кварцевая, фарфоровая
или из тугоплавкого стекла), на которой намотана
спираль.
Каталитический крекинг нефтепродуктов
Крекинг вазелинового (парафинового)
масла1. Для проведения крекинга предварительно гото-
вят катализатор1 2. Растворяют в 15 мл воды 10 г хлорида
железа (III) и 15 г силикатного клея растворяют в 100 мл
воды3. Полученные растворы сливают, затем нагревают
и дают отстояться. Выпадает осадок коричневого цвета,
который переносят в выпарительную чашку и сушат над
пламенем горелки. Полученный продукт промывают (1 —
2 раза) 10-процентным раствором соляной кислоты, затем
водой и снова сушат.
Крекинг вазелинового масла проводят в приборе
(рис. 97). В колбу Вюрца помещают сухой катализатор и
приливают к нему вазелиновое масло (при помешивании)
до образования жидкой кашицы. В пробку вставляют
термометр (до 500°С) так, чтобы ртуть термометра нахо-
дилась внутри массы. Колбу равномерно нагревают до
400—450°С. Отгонка парообразных веществ начинается
при 250°С. Жидкие продукты собирают в пробирке, ох-
лаждаемой водой. За 10 мин получают 8—10 'мл дистил-
лята (отгона), состоящего из двух слоев. В продуктах
верхнего слоя имеются непредельные углеводороды, обес-
цвечивающие бромную воду и раствор перманганата ка-
лия. Следует показать, что исходный продукт (вазелино-
вое масло) не дает подобных реакций.
1 См.: Йорике В. Школьный опыт каталитического крекинга
углеводородов. —- «Химия в школе», 1960, № 6. (В методику поста-
новки опыта внесены изменения.)
2 Для более легких фракций, например керосина, данный ката-
лизатор не годится.
3 Указанные количества хлорида железа (III) и силикатного
клея даны из расчета постановки опыта в одном классе.
108
Рис. 97. Каталитический крекинг вазелино-
вого масла.
Газообразные вещества, собранные над водой, обес-
цвечивают бромную воду и раствор перманганата калия,
горят слабосветящимся пламенем. Жидкий продукт кре-
кинга горит по-иному, чем вазелиновое масло. Одну из
двух стеклянных палочек погружают в вазелиновоё мас-
ло, другую — в продукты крекинга. Палочки подносят к
пламени горелки (пламя несветящееся). Продукты кре-
кинга воспламеняются на некотором расстоянии от пла-
мени; вазелиновое масло воспламеняется только после
того, как палочку подержат в пламени.
Крекинг керосина. Опыт проводят с керосином,
очищенным от непредельных и ароматических углеводо-
родовВ делительную воронку наливают 20—25 мл керо-
сина и столько же по объему концентрированной серной
кислоты. Воронку закрывают пробкой, встряхивают энер-
гично в течение 5—6 мин. Затем укрепляют воронку в
лапке штатива, открывают пробку и выпускают газооб-
разные вещества. После отстаивания смеси сливают из
воронки нижний темный слой. К светлому продукту при-
ливают снова концентрированную серную кислоту (по
объему, равной половине объема керосина) и повторяют
все операции по очистке. Для удаления следов серной ки-
слоты керосин промывают вначале дистиллированной
* В лаборатории чаще всего имеется крекинг-керосин, которыГ
содержит непредельные и ароматические углеводороды.
109
водой (взбалтывают несколько минут), затем концентри-
рованным раствором соды и наконец снова дистиллиро-
ванной водой до нейтральной реакции.
Перед постановкой опыта учащимся демонстрируют
очищенный керосин и доказывают, что в нем нет непре-
дельных и ароматических углеводородов.
Вариант первый. Для каталитического крекинга керо-
сина используют такой же прибор, как и для термическо-
го (рис. 96). Печь устанавливают с небольшим наклоном
для стока жидких продуктов. К реакционной трубке —
фарфоровой, кварцевой или из тугоплавного стекла —
присоединяют бюретку и приемник. Прибор проверяют
на герметичность.
Опыт начинают при 450°С. В процессе выполнения
опыта температура повышается до 500°С. Керосин пода-
ют из бюретки небольшими порциями (каплями).
Жидкие углеводороды, попадая в реакционную труб-
ку, быстро превращаются в парообразное состояние и
входят в контакт с нагретым катализатором (кусочки бе-
лой глины диаметром 2—3 мм). В течение 5—6 мин уда-
ется собрать достаточное количество жидкого продукта в
пробирке 5 и газа — в колбе 8. По окончании опыта от-
ключают печь и прекращают подачу керосина. Пере-
крывают зажимом резиновую трубку, соединяющую при-
емник и газометр. В жидком продукте определяют
непредельные и ароматические углеводороды. Газ из
газометра пропускают через раствор перманганата калия.
Остаток газа поджигают — он горит светящимся пла-
менем.
При крекинге керосина катализатор постепенно
покрывается продуктами разложения углеводородов. По-
этому его необходимо регенерировать после 4—5 опы-
тов ’. Для этого отсоединяют от печи бюретку (после того
как печь немного остынет), а к реакционной трубке при-
соединяют водоструйный насос или самодельный аспира-
тор. Затем включают печь и нагревают ее до 450—500°С.
Одновременно просасывают через трубку воздух. Между
реакционной трубкой и водоструйным насосом включают
промывалку с известковой водой. Прекращают пропус-
кать воздух, как только известковая вода в промывалке
перестанет мутнеть (известковую воду периодически ме-
1 См.: Цлаф Н. 3. Демонстрационный опыт каталитического
крекинга-керосина. —«Химия в школе», 1964, № 1.
НО
Рис. 98. Каталитический крекинг керосина (вари,
ант второй).
няют). Регенерированный катализатор снова попользуют
для работы. Хранят его в хорошо закрытой банке.
Вариант второй. Крекинг керосина демонстрируют в
приборе (рис. 98), где вместо трубчатой печи применяют
нагревательный стержень с электроспиралью 1 (см.
стр. 31).
Вытянутый конец спирали 3 покрывают слоем белой
глины1 (глину замешивают водой). Она служит катали-
затором. Стержень после просушивания помещают в ко-
лонку 2. Два тубуса колонки запаивают (можно пере-
крыть резиновые трубки зажимами). В колонку налива-
ют небольшое количество очищенного керосина,. Конец
спирали с глиной погружают в него на 2—2,5 см. Стер-
жень подключают к источнику электрического тока через
реостат или регулятор напряжения. В U-образной трубке,
охлаждаемой водой, собираются жидкие продукты, а в
цилиндре — газы. С продуктами крекинга проводят те же
реакции, что и в предыдущем опыте.
Вариант третий. Крекинг очищенного керосина можно
осуществить и в другом приборе (рис. 99). Он состоит из
широкогорлой стеклянной колбы 1 емкостью 100 мл. Кол-
ба закрыта пробкой с вставленным в нее нагревательным
элементом и газоотводной трубкой. Нагревательный эле-
Можно стержень со спиралью покрыть иа */з белой глиной.
111
мент состоит из двух
спиралей различного
сечения: спираль (а)
сечением 0,6 мм и
спираль (б)—0,4 мм.
Их соединяют парал-
лельно, нижнюю спи-
раль немного погру-
жают в керосин. Внут-
ри верхней спирали
помещают катализа-
тор (прокаленные ку-
сочки белой глины,
пропитанные соляной
кислотой или раство-
ром дихромата аммо-
ния). Для конденсации
парообразных продук-
тов крекинга слу-
жит пробирка 2, ох-
лаждаемая водой. Газообразные продукты проходят очи-
стку в трубке 3, заполненной аскаритом *, и собираются
в самодельный газометр.
После сборки и зарядки прибора включают в сеть на-
гревательный элемент через регулятор напряжения. При
этом необходимо следить, чтобы спираль с катализатором
имела слабый накал розового цвета. Напряжение для
спиралей подбирают опытным путем. Через несколько
минут в пробирке 2 появляются жидкие продукты кре-
кинга, а через трубку 3 выделяется крекинг-газ. С продук-
тами крекинга проводят описанные в первом варианте
опыты.
Каталитическое дегидрирование
Риформинг (ароматизация) бензина. В
промышленности риформингу подвергают бензин прямой
гонки, в котором содержатся предельные углеводороды
или циклопарафины. Так как в лаборатории чаще всего
имеется крекинг-бензин, то его необходимо предваритель-
но очистить от ароматических углеводородов (см.
стр. 109).
* Аск ар ит—асбестовое волокно или вата, пропитанные
расплавом щелочи.
112
Для проведения риформинга пользуются таким же
прибором, как и для термического крекинга (рис. 96).
В качестве реакционной трубки можно применить желез-
ную, фарфоровую, кварцевую или трубку из тугоплавкого
стекла. Ее заполняют катализатором на асбесте так, что-
бы к центру трубки слой его был несколько выше, чем по
краям. В конце трубки помещают асбестовую вату, ко-
торая предотвращает попадание катализатора в прием-
ник. В качестве катализатора используют восстановлен-
ный никель или оксид хрома (III) *. Реакционную трубку
из стекла закрывают резиновыми пробками, а из желе-
за— корковыми пробками с асбестом на клею. К реакци-
онной трубке присоединяют бюретку или делительную во-
ронку с 10—12 мл очищенного бензина, приемник и га-
зометр.
Включают в сеть печь и нагревают ее до 300—320°С.
Прибор проверяют на герметичность, а затем каплями
подают в реакционную трубку очищенный бензин. Через
несколько минут в приемник соберется 2—3 мл бензина, а
в газометре — небольшой объем газов. После этого печь
отключают, прекращают подачу бензина, перекрывают
зажимом резиновую трубку, соединяющую приемник и
газометр, и приступают к анализу полученных продуктов.
Из жидкого продукта берут две пробы. К одной прилива-
ют раствор перманганата калия, при этом не наблюдают
его обесцвечивания (отсутствуют непредельные соедине-
ния). С другой пробой проводят формалитовую реакцию:
появляется красно-бурый осадок, который постепенно
темнеет (присутствуют ароматические углеводороды).
Газы, собранные в газометре, не обесцвечивают раствор
перманганата калия.
Анализ продуктов, получающихся при риформинге,
проводят в сравнении с бензином прямой гонки и кре-
кинг-бензином. Бензин прямой гонки не обесцвечивает
раствор перманганата калия и не дает формалитовой ре-
акции; крекинг-бензин обесцвечивает раствор КМпО4 и
дает слабую формалитовую реакцию (красно-бурое ок-
рашивание); бензин риформинга не изменяет окраску
раствора KMnCh, но дает яркую формалитовую реакцию
'(красно-бурый осадок, постепенно темнеющий).
* См.: Алексинский В. Н. Ознакомление учащихся с ката-
литическим риформингом бензина. — «Химия в школе», 1965, № 8.
5 Заказ 2о8/
113
Дегидрирование циклогексана. При дегид-
рировании циклогексана образуется бензол. Этот процесс
обратимый. Чтобы сместить реакцию в сторону образо-
вания бензола, необходима температура около 300°С
и катализатор (восстановленный никель или оксид
хрома Сг20з).
Вариант первый. Для постановки опыта используют
прибор, данный на рисунке 96. Приготовленный катали-
затор (никель или оксид Сг20з на асбесте) загружают в
реакционную трубку (фарфоровую, кварцевую или из ту-
гоплавкого стекла). Прибор проверяют на герметичность.
Циклогексан из бюретки пускают малыми порциями —
каплями. Процесс дегидрирования проводят при темпера-
туре печи 300°С. Через несколько минут в приемнике, ох-
лаждаемом водой, соберется 2—3 мл прозрачного жидко-
го продукта, а газометр наполнится газами.
С жидкими веществами проводят формалитовую реак-
цию. В случае применения катализатора оксида хрома
(III) продукт реакции через 1—2 мин дает темно-красные
полосы на стенках пробирки, а затем образуется такого
же цвета осадок. В газообразных продуктах водород не
обнаруживают.
Вариант второй. Опыт дегидрирования можно пока-
зать в приборе (рис. 100). Фарфоровую трубку длиной
30—40 см, диаметром 20—30 мм промазывают асбестовой
массой (асбест с силикатным клеем), наматывают элек-
троспиралъ и просушивают. Затем в нее помещают нике-
Рис, 100. Гидрирование циклогексана.
114
jinuiiii катализатор на асбесте. В конце трубки кладут
мг шук) сетку вр избежание взрыва. Трубку укрепляют в
лапке штатива наклонно, к ней присоединяют бюретку
и in делительную воронку, а также приемник для жидко-
сп1 н газа. В бюретку наливают 3—4 мл циклогексана и
небольшими порциями подают его в реакционную труб-
ку. Накал спирали регулируют реостатом или регулято-
ром напряжения. Спираль не должна быть красной
(200—300°С). Полученный жидкий продукт испытывают
па формалитовую реакцию.
Разгонка нефти
Основное внимание будет обращено на разделение
продуктов разгонки нефти на фракции.
Вариант первый. Для нагревания нефти используют
ппутренний электронагрев (рис. 101). В кварцевую или
фарфоровую трубку 2 помещают электроспираль 3. Труб-
ку вставляют в кожух холодильника 4, который соединя-
ют с делительной воронкой и U-образными трубками.
Рис. 101. Разгонка нефти (вариант первый).
115
Прибор монтируют на трех железных штативах или
на деревянной подставке. На стойках 1, 5, 6 при помощи
держателей укрепляют делительную воронку и соединя-
ют между собой U-образные трубки. Кожух холодиль-
ника с трубкой электронагревателя крепят к стойкам дву-
мя металлическими скобами. Прибор вначале проверяют
на герметичность. Для этого к пробирке присоединяют са-
модельный газометр (кран воронки прибора закрыт). От-
сутствие притока воды в газометре доказывает герметич-
ность прибора.
Затем включают в сеть спираль и небольшими пор-
циями пускают нефть из делительной воронки. Нефть,
проходя нагретую кварцевую трубку, превращается в па-
ры. Пары разгоняются и конденсируются в отдельных
U-образных трубках. Получаются различные погоны неф-
ти. Бензин частично конденсируется в пробирке, охлаж-
даемой водой.
Прекратив подачу нефти, отключают прибор от сети
и испытывают продукты разгонки нефти по температуре
вспышки. Продолжительность разгонки нефти 3—4 мин.
При постановке данного эксперимента необходимо соб-
людать все меры безопасности: не держать, близко от
прибора зажженную спиртовку или горелку; иметь наго-
тове песок или одеяло.
Рис. 102. Разгонка нефти (вариант второй).
116
HapiidiiT второй. Показать, какую роль играют пары
»'ц|[>| при разгонке нефти, можно в приборе, представлен-
ном па рисунке 102 (часть прибора В. Н. Алексинского) *.
Прибор состоит из двух колб емкостью 150—250 мл,
'inyx трубок, перекрываемых зажимами 3 и 4, холодиль-
ники, к которому присоединяют делительную воронку.
Дли проверки прибора на герметичность открывают за-
жим 2, резиновую трубку колбы парообразователя пере-
крывают зажимом 1 и к делительной воронке присоеди-
няют самодельный газометр. Если не будет перетока воды
п колбах газометра, то прибор «держит».
В колбу-парообразователь наливают примерно 1/з ее
пбьема воды, в другую колбу— 100 мл нефти. Опыт на-
чинают с нагревания воды, доводят ее до кипения. При
»том зажим 2 должен быть закрыт, а зажим 1 — открыт.
Когда пар пойдет сильной струей, открывают зажим 2 и
накрывают зажим 1.
Пары воды увлекают с собой из нефти легкокипящие
углеводороды. В трубках («тарелках») происходит кон-
денсация паров воды и светлых нефтепродуктов. Бензин
п керосин собираются в делительной воронке. Сюда же
попадает часть воды.
Пары воды пропускают через нефть в течение 10 мин.
Затем отделяют продукты разгонки нефти от воды в де-
лительной воронке. По температуре вспышки определя-
ют, что это бензин с примесью керосина. Выделять неф-
тепродукты, находящиеся в трубках, нецелесообразно,
так как их получается очень мало.
Коксование каменного угля
Вариант первый. Предлагаемый опыт позволяет дока-
зать все продукты коксования. Для его проведения изго-
товляют прибор (рис. 103), основой которого является
реактор-трубка 1 (металлическая, кварцевая, фарфоро-
вая) диаметром 25—30 мм и длиной 350—400 мм. Труб-
ку закрывают резиновыми пробками; в одну вставляют
через трубку контакт для присоединения спирали, а в
другую — отводную трубку, соединяющую реактор с про-
биркой 3, и вывод спирали. Спираль 2 проходит через
трубку, витки спирали пдотно лежат друг к другу. Спи-
1 См.: Алексинский В. Н. Действующая установка разгон-
ки нефти на фракции. — «Химия в школе», 1965, № 2.
117
Рис. 103. Коксование каменного угля.
раль 2,а наматывают поверх трубки-реактора. Ширина ее
намотки 60 мм. Толщина нихромовой проволоки обеих
спиралей 0,8—0,9 мм. Между собой их соединяют после-
довательно. В пробирке 3 собирается каменноугольная
смола, трубка 4 с аскаритом служит для поглощения кис-
лотных примесей из коксового газа, в пробирке 5 поме-
щен раствор универсального индикатора. К пробирке 5
подключают самодельный газометр (стр. 33) объемом
0,5 л для собирания коксового газа и изучения его
свойств.
Для проведения опыта реактор равномерно заполняют
вокруг спирали кусочками длиннопламенного угля. Пос-
ле соединения всех узлов прибора начинают опыт с под-
ключения спиралей к регулятору напряжения и посте-
пенного нагрева (спирали доводят до интенсивно красно-
го цвета). О начале реакции судят по выделению
коксового газа и конденсации каменноугольной смолы в
пробирке 3. Первые порции коксового газа пропускают
через раствор бромной воды, которая обесцвечивается,
что доказывает наличие непредельных соединений. Затем
газ проверяют на чистоту, после чего собирают в газометр
и проводят опыт зажигания коксового газа.
 Через 5 мин с момента начала опыта происходит изме-
нение окраски индикатора в пробирке 5, указывающее на
присутствие Аммиака в коксовом газе. Закончив исследо-
вание коксового газа, через 20 мин выключают прибор из
сети, затем отсоединяют реактор от пробирки 3 и после
118
!•. 11.111,1пня реактора прибор разбирают. Учащимся пред-
। и аюг рассмотреть пробирку с каменноугольной смолой
и коксовый «пирог» в реакторе.
Нчриант второй. Коксование можно провести в фар-
форовой или железной трубке (размеры такие же, как в
первом варианте). Для нагревания каменного угля при-
меняют внутренний й наружный электронагрев. Внутрен-
ний нагрев достигается за счет использования электронй-
। рснательного узла. Если вместо фарфоровой трубки бу-
двг взята железная, то ее покрывают изоляционной
массой (асбестовая вата с жидким стеклом). С целью
предохранения резиновой пробки электронагревательного
ума от сильного нагрева ее обкладывают асбестом. На»
ружный нагрев трубки готовят так же, как в случае
>лектронагревательного стержня (узла). При наматыва-
нии спирали витки ее располагаются друг от друга на
расстоянии 1—2 мм. Концы внутренней и внешней спи-
ралей соединяются параллельно, в сеть они включаются
через регулятор напряжения.
Прибор для доказательства строения молекулы этанола1
Прибор (рис. 104) состоит из пробирки-реактора 1, хо-
лодильника-газоотвода 2, трубки-резервуара <3, сосуда 4.
Пробирка-реактор с холодильником соединяется подвиж-
но каучуковой трубкой и двумя резиновыми колечками.
Такое соединение и наличие в реакторе стеклянных ша-
риков или кусочков фарфора позволяет разрушать обра-
зующийся во время реакции этилат натрия, который пре-
пятствует дальнейшему ходу реакции. Трубку-резервуар
объемом 150—200 мл заполняют водой.
В дне сосуда делают отверстие для сообщения с окру-
жающей средой. По объему жидкости, вытесненной в со-
суд (с делениями), можно судить об объеме выделивше-
гося газа. Опыт проводят в индифферентной среде — бен-
золе; 5 мл его помещают в пробирку-реактор, затем
отмеряют заданное количество абсолютного спирта с по-
мощью комбинированного одномиллилитрового шприца.
Спирт вводят в пробирку с бензолом, перемешивают, а
* Идея использования малогабаритной посуды для демонстра-
ции этого опыта принадлежит В. Н. Алексинскому. (См.: Алек-
синский В. Н. Определение структурной формулы этилового
спирта.— «Химия в школе», 1968, № 3.)'
119
2,
Рис. 104. Прибор для доказательства строения
молекулы этанола.
затем в смесь помещают кусочки металлического натрия
(он в избытке). Быстро присоединяют реактор к газоот-
водной трубке. По мере образования этилата натрия про-
бирку встряхивают. Для ускорения реакции реактор на-
гревают на водяной бане при 50—60°С.
Проведение опыта по другой методике, при более
сильном нагревании (на голом пламени) приводит к раз-
ложению этилата с образованием этилена, что влияет на
увеличение объема выделяющегося газа.
Каталитическое окисление парафиновых углеводородов
Получение формальдегида окислением
метана. Процесс окисления метана проводят при 600°С
в присутствии 0,1% оксидов азота (катализатор).
Вариант первый. Каталитическое окисление метана
проводят в приборе, изображенном на рисунке 105Л
1 Прибор предложен Н. 3. Цлафом. (См.: Цлаф Н. 3. Полу-
чение формальдегида окислением природного газа. —«Химия в шко-
ле», 1964, № 6.) Авторы внесли некоторые изменения в конструкцию
прибора и в методику постановки опыта.
120
Гис 105. Получение формальдегида окислением метана (вариант
первый).
Кварцевую или фарфоровую трубку 6 длиной 50—55 см,
диаметром 20—30 мм заполняют небольшими стеклянны-
ми трубочками или кусочками фарфора. Один конец тру-
бки соединяют с пробиркой 7, другой—со смесителем 5.
В качестве смесителя используют трехгорлую толстостен-
ную колбу объемом 300—500 мл. В нее помещают нем-
ного стеклянной ваты. К смесителю присоединяют при-
бор 3 для получения оксидов азота, газометры /, 10 с ме-
рном и воздухом. Для регулирования поступления возду-
ха и метана используют склянки 2 и 9 (любого типа).
Вочдух подают через склянку с водой, метан—через сла-
бый раствор перманганата калия (одновременно газ очи-
шнется).
Перед началом опыта включают в сеть трубчатую печь,
н.п ревают ее до 600—650°С. Температуру определяют
пирометром. Затем наливают в пробирку J—10 мл воды,
р пробирку 8 — 6 мл фуксинсернистой кислоты, в склян-
ку 2— 20 мл раствора перманганата калияг а в склян-
ку 9 — 20 мл воды. Оксиды азота получают взаимодейст-
нпем меди с разбавленной азотной кислотой (1:1) в при-
। про 3. После заполнения смесителя окбидами азота
121
2
3
Рис. 106. Получение формальдегида окислением
метана (вариант второй).
закрывают кран 4. Прибор 3 (или любой другой) может
быть и не соединен с установкой: заполнив оксидами азо-
та смеситель, прибор убирают. Из газометров подают
воздух и метан с одинаковой скоростью так, чтобы можно
было считать пузырьки. Как только начнет изменяться
окраска фуксинсернистой кислоты в пробирке 8, из про-
бирки 7 берут пробу на формальдегид (реакция серебря-
ного зеркала).
Чтобы прекратить работу установки, закрывают кра-
ны газометров и отключают печь. Для постановки экспе-
римента требуется около 0,3—0,5 л оксидов азота, 1,5 л
метана и 1,5 л воздуха.
Вариант второй. Каталитическое окисление можно
провести в другом приборе (рис. 106 ’). Он состоит из ме-
‘ Основу прибора предложил В. И. Королев. (См.: Коро-
лев В. И. Получение формальдегида каталитическим окислением
метана. — «Химия в школе», 1970, № 3.) Авторы усовершенствовали
прибор и методику проведения опыта.
122
цинической трубки-реактора 2, соединенного с промы-
пiчьими 1, 4. -Трубку покрывают тонким слоем асбесто-
iii ii массы, пропитанной силикатным клеем, поверх кото-
|1<ш наматывают спираль 3. Из такой же асбестовой
массы изготавливают пробки, закрывающие реактор.
Опыт начинают с того, что метан из газометра или
। а ювой сети пропускают через осушитель 4 (концентри-
рованная серная кислота). При этом устанавливают рав-
номерный ток газа (5 пузырьков в секунду). К промы-
нллке 1 с концентрированной азотной кислотой подклю-
чают газометр, заполненный воздухом. Скорость подачи
пищуха — 1—3 пузырька в секунду.
< ипраль прибора включают в сеть (напряжение
в) через регулятор напряжения. При пропускании
кислорода воздуха происходит окисление метана. Одно-
временно воздух является носителем катализатора — ок-
сидов азота, которыми он насыщается при прохождении
через концентрированную азотную кислоту. Через 5 мин
и пробирке 5 с 2—3 мл фуксинсернистой кислоты появля-
ется розовое окрашивание, свидетельствующее о появле-
нии альдегида в продукте окисления.
Присутствие альдегида устанавливают не только фук-
< ппсернистой кислотой, но и реакцией серебряного зер-
кала. Для этого в пробирку наливают 2—3 мл аммиачно-
10 раствора оксида серебра и пропускают альдегид в те-
чение 5 мин, после чего пробирку нагревают: на стенках
появляется серебряное зеркало.
Окислениепарафина. Для окисления парафина
необходимы такие условия: температура 120—150°С, ка-
тализатор (перманганат калия). При этом получают
жирные кислоты, а также летучие продукты (муравьиная
п уксусная кислоты, альдегиды, спирты, оксид углерода
( О2).
В условиях школы окисление парафина можно пока-
чать в приборе, который дан на рисунке 107. Основой
прибора служит воронка с пористой стеклянной пластин-
кой (применяется для фильтрования под вакуумом). Диа-
метр пластинки 40—50 мм, величина пор 20—100 мкм
(фильтр № 1—100—120 мкм, № 2—40—50 мкм, № 3—
'.’0—25 мкм). Трубку воронки сгибают и к ней привари-
вают небольшую трубку.
Опыт начинают с подготовки смеси парафина и ката-
лизатора. Для этого 10 г парафина помещают в фарфоро-
iii.ni стакан, погруженный в масляную баню (лучше гли-
123
цериновую), нагретую
до 12.0—130°С. К рас-
плавленному парафи-
ну добавляют капля-
ми (помешивая) на-
сыщенный раствор пер-
манганата калия (0,4 г
в 1 мл воды1). Смесь
перемешивают до пол-
ного испарения воды.
Если при поднятий
мешалки (палочки)
будут отделяться про-
зрачные неокрашенные
капли, то это показы-
Рис. 107. Каталитическое окисление вает, что воды в смеси
парафина.	нет_ На подготовку
смеси парафина с ка-
тализатором требуется 25—30 мин.
Фарфоровый стакан (вместе с мешалкой) вынимают
из бани и погружают в нее изогнутую воронку. В нагре-
тую воронку переливают смесь из стакана и температуру
бани доводят до 130—140°С. К воронке присоединяют
пробирку с 1,5—2 мл сильно разбавленного раствора ме-
тилового оранжевого (или универсальный индикатор).
Для просасывания воздуха подключают к пробирке водо-
струйный насос или самодельный аспиратор. В воронке
можно наблюдать «кипящий слой», а через 30 мин замет-
но покраснение индикатора.
Обогащение воздуха кислородом и подача чистого ки-
слорода ускоряет процесс. При пропускании кислорода
со скоростью 500 мл в минуту покраснение индикатора
происходит через 10—12 мин.
Парафин окисляется быстрее, если к частично окис-
ленному парафину добавить свежий парафин (в отноше-
нии 2:1). При пропускании воздуха через расплавленный
парафин покраснение индикатора происходит через 3—
4 мин. В летучих продуктах окисления парафина можно
обнаружить муравьиную кислоту и оксид углерода (IV).
Для обнаружения муравьиной кислоты в пробирку вместо
индикатора наливают аммиачный раствор оксида серебра
(для нейтрализации выделяющихся кислот добавляют к
* В промышленности катализатор составляет 0,2% от массы па-
рафина, а для лабораторного опыта его берут больше нормы.
124
Раствору несколько капель щёлочи) и продолжают про-
пускать летучие продукты. На стенках пробирки при на-
1 рсвании появляется небольшой налет серебра. Если
пропускать летучие продукты в известковую воду, то
можно обнаружить оксид углерода (IV).
При отсутствии воронки с пористой пластинкой можно
приспособить широкую пробирку. Ее закрывают пробкой
• двумя отверстиями. В одно отверстие вставляют длин-
ную трубку (она должна доходить до дна пробирки), а в
.другое —короткую отводную трубку. При использовании
и ого прибора окисление парафина проходит медленнее,
>1"М в приборе с пористой перегородкой.
При демонстрации опыта окисления парафина с ис-
пользованием масляной (глицериновой) бани необходимо
следить, чтобы на асбестированную сетку не попадали
к,шли парафина или масла (глицерина). Воронку (про-
бирку ) промывают бензолом. При этом запрещается по-
। ружать в нагреваемую масляную баню воронку с рас-
। иорителем.
Получение уксусного альдегида окисле-
нием этилена. Опыт проводят в приборе (рис. 108),
состоящем из реактора 5, двух газометров 1,10 и системы
Рис. 108. Получение уксусного альдегида из этилена.
125
пробирок. Реактор изготовляют из фарфоровой (кварце-
вой, железной, медной) трубки диаметром 12 мм и дли-
ной 300 мм. Внутри трубки помещают кусочки фарфора
или пемзы величиной 3—5 мм, смоченные ортофосфор-
ной кислотой. Поверх трубки-реактора наматывают ни-
хромовую спираль 6 толщиной 0,8 мм (расстояние меж-
ду витками 1 мм). При использовании металлической
трубки на ее поверхность наносят слой изоляционного ма-
териала — асбеста на силикатном клее, после чего нама-
тывают спираль. Реактбр с помощью тройника 4 соединя-
ют с газометрами. Газометр 10 наполняют воздухом, ко-
торый затем поступает в пробирку 9, наполненную на 'Л
объема фосфорной кислотой (пары ее выполняют роль
катализатора). Газометр 1 с этиленом присоединяют к
пробирке 2, где газ осушается концентрированной серной
кислотой. Этилен и воздух поступают в реактор.
Спираль в течение всего опыта должна иметь крас-
ное каление, что соответствует температуре около 800°С.
Напряжение, подаваемое на спираль, подбирают опыт-
ным путем. Прибор включают в сеть с напряжением 220 в
через регулятор напряжения. Продукты реакции пропус-
кают через аммиачный раствор оксида серебра, находя-
щегося в пробирке 8, и раствор фуксинсернистой кисло-
ты в пробирке 7.
Газы пропускают со скоростью: этилен — один пузы-
рек в секунду, воздух — три пузырька в секунду. Для бе-
зопасности в газоотводную трубку, через которую пода-
ется этилен в реактор, вставляют железную или медную
сетку 3.
Опыт начинают с пропускания в течение J мин паров
катализатора через трубку-реактор, а затем подают эти-
лен. Скорость подачи этилена и воздуха контролируют
по барботированию пузырьков в пробирках 2 и 9. Затем
прибор включают в сеть и постепенно увеличивают на-
пряжение на спирали, что позволяет повышать темпера-
туру реактора.
Через 5—7 мин в пробирке 7 наблюдается изменение
окраски фуксинсернистой кислоты, а вскоре в пробирке
8 выпадает осадок серебра. При небольшом подогревании
этой пробирки (на водяной бане) на стенках появляется
серебряное зеркало. По окончании опыта отключают
газометр с этиленом, затем отсоединяют от реактора
пробирки 8, 7 и отключают регулятор напряжения.
126
Полимеризация метилметакрилата
над пламенем горелки.
Рис. 109. Полимеризация
метилметакрилата.
Для проведения реакции полимеризации необходимо
иметь электромешалку, трехгорлую колбу объемом
.'.>() мл, метилметакрилат, полученный деполимеризацией
(перегнанный, фракция 99—101°С), инициатор — пер-
1 ульфат калия, натрия или аммония *.
В трехгорлую колбу с присоединенной электромешал-
коп (рис. 109) наливают 10 мл метилметакрилата и раст-в
нор инициатора (0,5 г в 50 мл воды). К колбе присоеди-
няют термометр и водяной или воздушный холодильник
длиной 60—70 см зигзагообразной формы. Содержимое
колбы нагревают на водяной бане до 80—90°С (не выше),
а затем включают мешалку. Перемешивание ведут до по-
явления устойчивой белой эмульсии, которая обычно по-
является через 15—20 мин. Для разрушения эмульсии
приливают 5 мл соляной кислоты (d= 1,19) и продолжа-
ют перемешивать 10 мин. Затем белый порошок отделяют
or воды фильтрованием. Его просушивают при 60—70°С
в сушильном шкафу или высою
Чтобы ускорить процесс
полимеризации, увеличивают
концентрацию инициатора до
I г (при том же количестве
мономера), нагревают в ки-
пящей бане до 80—90°С. Пос-
ле перемешивания масса загу-
стевает, ее выливают в стакан
и приливают 5 мл соляной ки-
слоты (d=l,19). Затвердев-
ший продукт извлекают из
стакана. Его дробят на кусоч-
ки и просушивают.
Брожение глюкозы
Для выполнения опыта
требуется стабильная темпе-
ратура (25—37°С) в течение
длительного времени. Такие
условия можно создать в при-
боре (рис. ПО), который со-
1 В наборе № 10 «Высокомолекулярные соединения» имеется
персульфат калия.
1.27
Рис. 110. Прибор для демонстрации опыта брожения
глюкозы.
стоит из подставки 1, изготовленной из пластмассы или
дерева, лампы-обогревателя 2 мощностью 15 вт, основа-
ния 4, металлического цилиндра 3 с перегородкой внутри.
Прибор изготовляют из трех металлических консерв-
ных банок одного и того же диаметра. Цилиндр 3 дела-
ют из двух банок, спаянных между собой по линии дна, у
одной банки отрезают бортик. Обрезку бортика произво-
дят и у банки-основания, в дне его вырезают отверстие
для лампочки. Верхнее отверстие основания развальцо-
вывают и в пего вставляют цилиндр, он должен свободно
и устойчиво перемещаться по вертикали, что важно при
подборе оптимальной температуры. При включении при-
бора в сеть через регулятор напряжения температурный
режим устанавливают путем изменения напряжения, по-
даваемого на лампу-обогреватель. В качестве теплоно-
сителя в приборе используют воду, песок и др.
При проведении опыта в цилиндр помещают теплоно-
ситель, включают прибор в сеть. После градуирования
его в теплоноситель помещают колбу с 20 мл бродильной
смеси (5-процентный раствор глюкозы и 3—4 мл раство-
ра дрожжей). Колбу закрывают газоотводной трубкой,
конец которой опускают в сосуд с раствором 3—4 мл
(реактив Кольтгофа, смешанный индикатор). К нему до-
бавляют 1—2 капли щелочи до появления светло-зеле-
ной окраски. Через несколько часов с момента брожения
можно заметить изменение окраски индикатора, спирт
обнаруживают йодоформной реакцией.
Глава IV. ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ МОНТАЖА
ПРИБОРОВ И ДЕМОНСТРАЦИИ ОПЫТОВ
Электростеклореэ
При конструировании приборов иногда необходимо
разрезать стеклянные трубки больших диаметров, бутыл-
ки, склянки. Для этого можно изготовить электростекло-
рез, действие которого основано на том, что спираль
(проволока) стеклореза, обладающая большим сопро-
тивлением, при пропускании тока накаляется. Такой спи-
ралью можно резать стеклянную посуду, у которой коэф-
фициент теплового расширения незначительный.
Электростеклорез (рис. 111) монтируют на деревян-
ном или текстолитовом держателе 6 (типа держателей
для пробирок). На планке держателя приклеивают по-
лоски асбеста или прикрепляют две медные пластинки 10.
К планкам держателя прикрепляют клеммы 4,8,9\ к двум
из них (4, 8) привинчивают маленькие медные пла-
стинки 3, не соприкасающиеся между собой. Режущую
проволоку 2 и провода 7 закрепляют клеммами. В каче-
стве режущей проволоки используют кусок от новой спи-
рали для электроплитки. Проволоку предварительно
выпрямляют. Для этого один конец проволоки прикреп-
ляют к неподвижному предмету, а другой сильно
оттягивают рукой и протягивают несколько раз над твер-
дым предметом. Проволока хорошо выпрямляется, если
Рнс. 111. Электростеклорез.
129
Рис. 112. Подставка для нанесения линии об-
реза.
ее предварительно накалить. Режущую проволоку про-
пускают через отверстия металлических полосок 1, ук-
репленных на торцах планок держателя на расстоянии
3—4 мм друг от друга. Такое крепление режущей прово-
локи предупреждает замыкание тока. На одной из планок
держателя прикрепляют деревянный или пластмассовый
барабан 5 для наматывания запаса режущей проволоки.
Если разрез проводят в один прием, то провода и режу-
щую проволоку закрепляют клеммами 4, 9.
Разрез можно делать в два приема, тогда провода и
режущую проволоку закрепляют клеммами 8, 9, при этом
контакт получится благодаря медным пластинкам 3, на-
ходящимся внутри держателя.
Пользоваться электростеклорезом следует так, чтобы
режущая проволока плотно охватывала разрезаемый
стеклянный предмет. Для этого нажимают на рычаг дер-
жателя. Считают нормальным темно-красный накал ре-
жущей проволоки. Его регулируют реостатом или регу-
лятором напряжения. Чтобы получить ровный разрез и
ускорить процесс резания, на стеклянном предмете про-
водят линию обреза. Это лучше всего сделать специаль-
ным приспособлением, которое укрепляют на подставке
(рис. 112). Подставка (ее предложил И. П. Арский) име-
ет размер 27X18,5 см. На расстоянии 3 см от края дос-
ки 1 делают продольное углубление 2. Под углублением
внизу доски прикрепляют небольшой желоб 3 из жести.
130
Рис. 113. Подставка для стеклянных
трубок.
В нем закрепляют
пиитом 5 металличе-
ский ограничитель 4,
которым регулируют
движение стеклянного
предмета. К доске под-
ставки прикрепляют
подвижной стержень 6.
К его верхней части
винтом 7 закрепляют роликовый стеклорез 8.
Для нанесения линии обреза стеклянный предмет 9
кладут в углубление подставки 2 и упирают в ограничи-
тель 4, предварительно закрепив его винтом 5. Опуска-
ют на стеклянный предмет стержень с роликовым стек-
лорезом, слегка прижимают его к стеклянному предме-
ту, вращая предмет вокруг своей оси.
Для резки широких стеклянных трубок удобно поль-
зоваться подставкой, представленной на рисунке 113.
Она состоит из двух передвижных деревянных стоек, на
которых имеются полукруглые вырезы для трубок.
Электросверло для резиновых пробок
Электросверло (рис. 114) для резиновых пробок
представляет собой заостренную медную трубку 2, окан-
чивающуюся стерженьком 3. Длина электросверла 10 см
(из них 5 см приходятся на трубку). Диаметр сверл-
трубок различный: 4,5; 6,5; 8,5; 12,5; 14,5 мм; диаметр
стерженьков — 5 мм. Между трубками и стерженьками
оставляют небольшое отверстие 4, которое служит для
выталкивания застрявших в сверле кусочков резины.
Стерженьки сверла вставляют в кожух обычного элект-
ропаяльника 1, у которого удален паяльный стержень.
В конце кожуха паяльника делают небольшую резьбу
(3 мм) и одевают муфту 5 с такой же резьбой. В резь-
бу муфты и кожуха паяльника вставляют винт 6, кото-
рый закрепляет стержень сверла. Когда электросверло
собрано, его включают
в электросеть на 8—10	___
мин. При работе сверло (^=^5===^ 7
медленно вращают и \	$ g \ г
слегка нажимают на
пробку. Застрявшая ре-	у
зина легко выталкива-
ется через отверстие Рис. 114. Электросверло.
131
Рис. 115. Ящик для хранения электропаяльника и дета-
лей к нему.
4 при помощи металлического прутка. Для хранения
электропаяльника и набора деталей рекомендуем изго-
товить ящик. Образец такого ящика показан на
рисунке 115.
Самодельные подъемные столики
В некоторых случаях выпускаемый промышленностью
подъемный столик не удовлетворяет постановку демон-
страций (по размерам, форме и т. д.). Поэтому авторы
предлагают несколько вариантов столиков, размеры ко-
торых даны на рисунке 116. Основание столика изготов-
ляют из различных материалов (пластмасса, слоеная фа-
нера, покрытая лаком, и др.). В середине столика про-
сверливают отверстие, куда вставляют стержень.
Стержень столика закрепляют в лапках металлического
штатива, при помощи муфты столик устанавливают на
требуемую высоту. Причем на одном штативе в нужных
случаях можно использовать несколько столиков.
132
Рис. 116. Детали для самодельных
подъемных столиков.
Универсальный
демонстрационный
столик
Столик (рис. 117)
имеет комбинирован-
ное устройство, он со-
стоит из осветителя для
нижней подсветки, чер-
но-белого экрана, за-
щитного стекла при де-
монстрации взрыво-
опасных опытов. Сто-
лик представляет собой
фанерный ящик, разме-
ры которого указаны на
рисунке. Чтобы исполь-
зовать его в качестве
осветителя, в верхнюю
часть ящика помещают
матовое стекло, при-
крывающее две элект-
ролампочки. Одновре-
менно это стекло будет служить подставкой для опы-
тов. Сзади ящика вставляют в пазы на глубину 8 см
черно-белый экран (с одной стороны он окрашен в
черный цвет, с другой — в белый). При проведении
взрывоопасных опытов вместо экрана следует исполь-
зовать защитное стекло (толстое оконное стекло). При
этом ящик устанавливают так, чтобы защитное стекло
было обращено в сторону класса. Когда нет необходи-
мости в черно-белом экране и защитном стекле, их вдви-
гают в пазы на дне ящика.
Держалка для пробирок с экраном
При демонстрации некоторых опытов по химии по-
является необходимость обратить внимание учащихся
на цвет газообразных веществ или цвет осадкой. Во всех
этих случаях применяют черно-белый экран. На рисун-
ке 118, а показана такая держалка с экраном. Две пла-
стинки (одна покрыта белой, а другая черной краской)
при помощи заклепки крепят к изогнутой лапке обычной
металлической держалки для пробирок. Между пла-
133
стинками желательно поместить небольшую шайбу, что-
бы они легко передвигались. На рисунке 118, б показано
использование белого экрана, черный экран в этом слу-
чае совмещен с ручкой держалки.
Рис. 118. Держалка для пробирок с экрано^.
134
Детали
для превращения
технохимических
весов
в демонстрационные
С помощью двух
деталей (рис. 119)
можно превратить
технохимические ве-
сы в демонстрацион-
ные. Одна из них (а)
представляет собой
проволочный крон-
штейн, в верхней
часта которого ук-
реплена пластинка
с делениями (можно}
приклеить бумагу с
делениями). В ниж-
ней части кронштей-
на имеются две ско-
бы с припаянными к
ним зажимами, с их
помощью кронштейн
с пластинкой шкалы
Рис. 119. Детали для превращения тех-
иохимических весов в демонстраци-
онные.
крепят к колонке ве-
сов.
Вторая деталь — большая демонстрационная стрел-
ка (б), изготовленная из алюминия. С помощью винта
эту стрелку скрепляют со стрелкой технохимических ве-
сов. Закрепив верхнюю стрелку, приводят весы в рав-
новесие. Для этого на маленькую стрелку технохимиче-
ских весов надевают резиновую пробку № 12. Передви-
гая пробку по стрелке, устанавливают ее в такое поло-
жение, при котором весы приходят в устойчивое равно-
весие. Пользуясь демонстрационными весами, следует
помнить, что нижняя шкала и арретир должны нахо-
диться со стороны учителя, а верхняя шкала м большая
стрелка обращены к классу.
Станок для сверления пробок
Станок (рис. 120) состоит из основания 1, стойки 2,
траверса 3, ходового винта 4, патрона 5. Основание и
135
траверс изготавливают из
металлических пластин раз-
мером 60X80 мм и толщиной
20—25 мм. Стойка круглая,
стальная, длиной 250 мм, ди-
аметром 40 мм. Ее крепят в
отверстйях основания и тра-
верса стопорными винтами.
На траверсе смонтирована
гайка ходового винта диа-
метром 18 мм с ленточной
резьбой шагом 2,5 мм (резь-
ба может быть и другой).
Ходовой винт стальной, дли-
на его 250 мм, диаметр и шаг
резьбы соответствует гайке.
Нижний и верхний концы
проточены до диаметра
ДО мм. Ручку закрепляют на
верхнем конце винтовой
шпонкой. К нижнему прикле-
пывают паттрон для крепле-
ния сверл.
Патрон имеет форму
цилиндра с наружным диа-
метром 16 мм, внутренним —
12,1 мм. В боковой стенке
расположено резьбовое отверстие для винта, крепящего
сверло. В основании патрона сверлят отверстие диамет-
ром 10 мм для закрепления патрона на ходовом винте.
Сверла — стальные трубки. Общая длина сверла 70 мм,
рабочей части—55 мм, крепежной—15 мм, диаметр
крепежной части 12 мм. Сверла изготавливают с внут-
ренним диаметром трубки от 3 до 12 мм с интервалом
1 мм. Толщина стенок 0,8—1,2 мм. Рабочую заточку
сверл проводят при помощи стандартного специального
ножа.
Для сохранения режущей кромки сверла во время
сверления на станину подкладывают деревянную или
пластмассовую подкладку.
Станок можно изготовить в мастерской любой шко-
лы, он надежен и прост в обращении, значительно облег-
чает труд учителя в монтировании приборов.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Демонстрационная переносная лаборатория
Предлагаемая переносная лаборатория (рис. 121)
приспособлена к требованиям лекционного эксперимен-
та, она содержит минимум оборудования и реактивов.
При конструировании такой лаборатории учитывалось,
чтобы она могла служить местом, на котором можно бы-
ло проводить эксперименты (т. е. заменяла демонстраци-
онный стол).
Переносная лаборатория смонтирована в обычном
чемодане1 (размером 50X30X15 см), разделенном фа-
нерой на ячейки, в которых находятся выдвижные ящи-
ки. В выдвижной ящик № 1 (фанерный, размером
16X5 см, его ширина соответствует ширине* 2 чемодана)
помещают образцы, экспонаты, коллекции, которые по-
требуются лектору как наглядные пособия. Например,
для лекции о полимерах берут образцы пластмасс, во-
локон и другие; для лекции «Химия в сельском хозяйст-
ве»— коллекции удобрений и т. д. В ящике № 2 (раз-
мер 16X4 см) имеются склянки (из-под пенициллина) с
реактивами, необходимые лектору для опытов. По мере
надобности реактивы меняются.
Ящик № 3 (размер 16X4 см) разделен перегородкой
на две части: в одной части находятся заправленная
спиртовка, спички, в другой^-фильтровальная бумага.
* Переносную лабораторию учащиеся могут изготовить в школь-
ной мастерской, используя самодельный или покупной чемодан,
2 Эта ширина взята для всех выдвижных ящиков.
137
ГО-
Рис. 121. Переносная демонстрационная лаборатория.
В ящик № 4 помещена выдвижная фанерная подстав-
ка (12X8 см), в верхней дощечке сделано & круглых от-
верстий для склянок с кислотами и щелочами (соляная,
азотная, серная кислота, гидроксид натрия, известковая
вода и нашатырный спирт).
В ящике № 5 находится жестяный ящичек (12X8см),
который служит по мере надобности пневматической
ванной для опытов с газами; в ящик вложена дощечка,
на которой укреплены четыре колышка для воронки, двух
колб, мерного стакана и запасной склянки.
В ящике № 6 находится выдвижной фанерный шта-
тив (18X20 см), в котором вставлены конусообразные
138
рюмки (они очень удобны для демонстрации опытов с
растворами). В этот штатив помещены также обычные
пробирки.
В ящике № 7 помещены резиновые трубки, фарфоро-
вая чашка № 3, пробки с отверстиями, индикаторные бу-
мажки, зажимы и другие принадлежности.
На крышке чемодана 8, на которой имеется углубле-
ние (3 см), закрепляют с помощью резиновых колец де-
тали и приборы: прибор для получения газов, складной
металлический штатив для пробирок, асбестовая сетка,
ерш для мытья пробирок, держалка для пробирок, пин-
цет, хлоркальциевая трубка, стеклянные трубки разных
форм, ложечка для сжигания. В крышке чемодана мож-
но также поместить доску 9 размером 28X28 см и тол-
щиной 0,4 см. Во время показа опытов она укрепляется
при помощи винта к верхней части чемодана и служит
демонстрационным столиком лектору. К доске присоеди-
няют стойку 10 (35X2, 5X1.5 см), которая заменяет
штатив. В стойке имеется несколько отверстий, в кото-
рые можно вставить держалку для пробирок или дер-
жалку с кольцом для сетки.
ЛИТЕРАТУРА
Верховский В. Н., Смирнов А. Д. Техника химического
эксперимента, изд. 7-е. т. 1. М., «Просвещение», 1973.
Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. М.,
Госхимиздат, 1973.
Иванова М. А., Кононова М. А. Химический демонстра-
ционный эксперимент. М., «Высшая школа», 1969.
Ключников Н. Г. Практические занятия по химической
технологии. Изд. 2-е. М., «Просвещение», 1972.
Полосин В. С. Школьный эксперимент по неорганической
химии. М., «Просвещение», 1970.
Полосин В. С. и др. Самодельные динамические пособия по
химии. М., «Просвещение», 1973.
Солдатенков И. В. Использование традиционных и техни-
ческих средств на уроках химии. — «Народная асвета», Минск, 1973.
Цветков Л. А. Эксперимент по органической химии в сред-
ней школе. Изд. 5-е. М., «Просвещение», 1973.
Эпштейн Д. А. Наглядные пособия по химическим производ-
ствам. Изд. 2-е. М., «Просвещение», 1965.
ОГЛАВЛЕНИЕ
В ведение . s ; s ;......................., ;	; j 3
Глава 1. Вспомогательные приборы. Узлы приборов. ...	10
Вспомогательные приборы i . i i ; i ; > . ... .	—
Приборы для получения высокотемпературного пламени. ... —
Электроприборы.....................................    ,	19
Узлы приборов............................................30
Глава II. Приборы для демонстрации опытов по неоргани-
ческой химии.............................................39
Приборы для взрыва гремучего газа....................  ,	—
Эвдиометр..........................................    ,	40
Прибор для сжигания водорода и других газов	41
Прибор для растворения газов (фонтан) .................. 42
Прибор для сравнения свойств элементов третьего периода 43
Прибор для изучения свойств хлора ...................... 45
Прибор для демонстрации химической активности галогенов 46
Прибор для синтеза соляной кислоты.......................47
Прибор для изучения свойств сероводорода ................ —
Прибор для обжига серного колчедана в кипящем слое ... 49
Прибор для получения и изучения свойств оксида серы (IV) , 50
Приборы для получения серной кислоты.....................52
Прибор для изучения скорости химических реакций .... 57
Приборы для демонстрации опытов по электролитической дис-
социации ..........................................  59
Прибор для демонстрации активности кислот в зависимости от
их степени диссоциации i	;.........  69
Приборы для электролиза раствора хлорида натрия . , . , _
Приборы для синтеза аммиака..............................72
Комбинированный прибор для получения и изучения свойств
аммиака.............................................>76
Приборы для получения азотной	кислоты..................77
Приборы для йолучения минеральных удобрений . . . . ; 82
Приборы для получения и изучения оксида углерода (II) . . 84
Прибор для демонстрации прохождения пучка света через кол-
лоидные системы ...	......................87
141
Прибор для демонстрации теплопроводности металлов . . .
Прибор для разложения карбонатов.........................
Прибор, иллюстрирующий роль флюсов в шлакообразовании .
Глава III. Приборы для демонстрации опытов по органиче-
ской химии ........	....,
Приборы для получения метана из уксусной кислоты . , s s
Термическое разложение парафиновых углеводородов . i .
Галогенирование предельных углеводородов...........4
Каталитическое гидрирование непредельных соединений .	.
Комбинированный прибор для получения и изучения свойств
ацетилена ... .........................................
Термическая ароматизация...............................
Термический крекинг....................................
Каталитический крекинг нефтепродуктов .................
Каталитическое дегидрирование..........................
Разгонка нефти ........................................
Коксование каменного угля..............................
Прибор для доказательства строения молекулы этанола . , .
Каталитическое окисление парафиновых углеводородов 4 . .
Полимеризация метилметакрилата .	..................
Брожение глюкозы ....	. .	. . . . , , ,
Глава IV. Принадлежности для монтажа приборов и де-
монстрации опытов .....................................
Элекгростеклорез..................................  .	.
Электросверло для резиновых пробок , ..................
Самодельные подъемные столики.....................  .	.
Универсальный демонстрационный столик
Держалка для пробирок с экраном................... . . .
Детали для превращения технохимических весов в демонстра-
ционные ...............................................
Станок для сверления пробок , ..................... ,	,
Приложение . .............................. ...........
Литература......................  ,	. , 4...............
88
89
91
92
97
101
103
105
106
108
112
115
117
119
120
127
129
131
132
133
135
137
140
Израиль Наумович Чертков
Илья Абрамович Черняк
Юрий Александрович Колударов
САМОДЕЛЬНЫЕ
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ
ПО ХИМИИ
Редактор О. П. Федорович
Художественный редактор В. М, Прокофьев
Технический редактор Л. Я. Медведев
Корректор О. С. Захарова
ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА
SHEBA.SPBPU/ZA
Хочу всё знать (теория)
ЮНЫЙ ТЕХНИК (ПРАКТИКА)
ДОМОВОДСТВО (УСЛОВИЯ)