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实验室制取乙炔的基本原理是利用碳化钙与水的反应。碳化钙,也叫电石,与水反应生成乙炔气体和氢氧化钙。反应方程式为:碳化钙加二水生成乙炔气体和氢氧化钙。这个反应在常温下就能进行,是实验室制取乙炔最常用的方法。
实验装置主要包括铁架台、分液漏斗、锥形瓶、导气管和集气装置。铁架台用于固定整个装置,分液漏斗控制加水速度,锥形瓶作为反应容器,导气管引导气体,最后用排水集气法收集乙炔。这套装置简单实用,能够安全有效地制取乙炔气体。
实验操作需要按步骤进行。首先检查装置气密性,然后在锥形瓶中放入块状碳化钙。接下来通过分液漏斗缓慢滴加蒸馏水,控制反应速率避免过于剧烈。随着水的加入,碳化钙与水反应产生乙炔气体,气泡不断冒出。最后用排水集气法收集产生的乙炔气体。
实验过程中必须注意安全。乙炔是易燃易爆气体,必须远离火源和高温。反应过程放热,要控制加水速度,避免反应过于剧烈。实验室要保持良好通风,防止气体积聚。需要注意的是,实验室制得的乙炔常含有硫化氢、磷化氢等杂质,有特殊臭味,而纯净的乙炔是无色无味的。
通过本实验,我们掌握了实验室制取乙炔的完整方法。反应原理是碳化钙与水反应生成乙炔和氢氧化钙。实验装置简单实用,用分液漏斗控制反应速率,用排水集气法收集气体。安全操作是关键,必须远离火源,控制反应速度。制得的乙炔气体在工业上有广泛应用,如焊接、照明和作为化工原料等。