增大气固反应物两相间接触程度的实验装置设计与应用

苏建立 朱彦博 陈梦圆

摘要： 基于注射器开发了一套可以增大气、固反应物接触面积的实验装置。该装置通过不断推拉装置两端连接的注射器活塞，以增大反应空间中的气体流动速率，从而促进反应的进行。以注射器的读数可实现装置内气体体积变化的定量测量。应用该装置，在“空气中氧气含量的测定”实验中，能减少安全隐患和实验误差;在“金刚石在氧气中的燃烧及其组成元素的验证”实验中，金刚石能持续燃烧，且能够验证其组成为碳元素;在“铁粉与水蒸气的反应”实验中，可增加实验的成功率且能验证反应生成的氢气。

关键词： 注射器; 气固相反应; 实验装置设计; 实验改进

文章编号： 1005-6629（2021）12-0068-04

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 引言

化学反应的速率和转化率等性质与反应物之间的接触程度有密切关系。工业上常用“气、液逆流法”等方法增大气体与液体之间的接触面积，从而增加反应速率和转化率。而气固相反应也是如此，当气体与固体反应时，如果让气体快速流过固体反应物表面，可以增大反应速率，甚至使原本无法维持的反应持续进行。

因此，本文以注射器为载体，设计了一套密闭的实验装置。该装置通过来回推拉注射器活塞加速气体流动，增大了气固相反应物两相间的接触程度，另外还可以在注射器中加入液体来吸收生成的气体以实现定量分析和产物验证，从而获得更好的实验效果。

本文开发了三个基于该装置的应用案例，分别是空气中氧气含量的测定、金刚石在氧气中的燃烧及其组成元素的验证、铁粉与水蒸气的反应。……