壓強原理在有關氣體實驗中的應用

摘 要： 為了適應新課程的改革需要，克服單純的學科本位和知識本位，促進學生的全面發展，本文在氣密性檢驗、防倒吸、噴泉、量氣等實驗方面闡述并總結了壓強原理的具體應用。

關鍵詞： 壓強原理 氣體實驗 應用

新課程改革倡導的是科學教育，是克服單純的學科本位和知識本位，立足于促進學生全面發展的教育。在化學教學中，培養學生探究性的學習能力，進行知識的整合和遷移應用，是落實三維目標的重要環節。我在化學實驗教學中，把壓強原理應用于化學實驗設計中，不但解決了實驗本身的問題，而且讓學生學會了如何進行知識探索和歸納，取得了比較好的教學效果。下面我就壓強在有關氣體實驗中的應用談談個人的看法。

壓強是作用在物體單位面積上的正壓力。其原理如圖所示，其中K為可以滑動的活塞。

一、壓強原理用于檢驗裝置的氣密性

實驗裝置氣密性的檢查是實驗前的首要環節，檢查氣密性時，必須使裝置密封。其次，通過增大或減小裝置內氣體的體積，引起壓強的改變，通過觀察氣液交界處的變化，作出氣密性是否良好的判斷。

如圖所示，用雙手捂住圓底燒瓶，當溫度升高時，燒瓶內氣體的體積膨脹，圓底燒瓶內氣體的壓強增大，大于大氣和燒杯內導氣管入水段水柱產生的壓強的和，即P。若裝置不漏氣，則能觀察到燒杯里的導管口有氣泡冒出。利用壓強的原理檢驗裝置的氣密性可以歸納為：

形成密閉體系→改變壓強→變壓后的現象→得出結論

如果要增大氣體的壓強，就要使密閉體系氣體的溫度升高或者體積減小或物質的量增多；如果要減小氣體的壓強，就要使密閉體系氣體的溫度降低或者體積增大或物質的量減少。在檢驗不同裝置氣密性的時候，應采取方便有效的方法，以達到實驗目的。

例如：可以用酒精燈給圖2的圓底燒瓶加熱，燒瓶內氣體膨脹，壓強增大；圖2也可以用分液漏斗給圓底燒瓶滴水，讓燒瓶內氣體的體積減小，壓強增大來檢驗裝置的氣密性。又如圖3可以采用液差法，將導氣管上的活塞關閉，球形漏斗內注入一定量的水，使水面達到球形漏斗的球體部位。停止加水后，水面能停留在某一位置不再下降，此時球形漏斗中的水面高度與容器下部半球體內的水面高度保持比較大的液面差，通過產生壓強差檢驗裝置的氣密性。

對于類似于大試管的體積比較小、器壁比較薄的儀器（如圓底燒瓶、錐形瓶等），都可采用手捂或酒精燈微熱的方法。對于體積比較大，器壁比較厚的儀器，通過手捂升溫對氣體體積的影響微乎其微，而該裝置又是不能被加熱的，通常采用液差法。

二、壓強原理用于防倒吸

防倒吸是氣體制備中重要的一個方面。在制氣、收集、尾氣吸收的過程中，當體系的壓強小于環境的壓強時，就會發生倒吸現象。

1.在加熱制取氣體且用排水法收集的裝置中，若收集完畢后先停止加熱，則就會產生倒吸現象。故在拆除裝置時，應先將導氣管移出水面再停止加熱，這樣破壞了產生倒吸的條件，達到防倒吸的目的。

2.尾氣的吸收。一般尾氣吸收可采用如圖4裝置，

三、壓強原理用于噴泉實驗

化學實驗中的噴泉實驗正是利用了壓強差的原理來實現的。如圖7，燒瓶內收滿氨氣，膠頭滴管裝有少量水，燒杯中為滴有酚酞的水。操作時，首先擠壓膠頭滴管，使少量水進入燒瓶，由于氨氣極易溶于水，使燒瓶內氣體壓強減小，此時燒瓶內氣體的壓強小于大氣壓與玻璃管內水柱產生的壓強差，即：

此時松開止水夾，即可形成美麗的紅色噴泉。用此裝置完成噴泉實驗的條件是：只要燒瓶內的氣體能大量溶于燒杯中的溶液即可，如二氧化碳氣體和氫氧化鈉溶液也可形成噴泉。該裝置中如果沒有膠頭滴管，如何實現噴泉實驗呢？沒有膠頭滴管就不會自動形成噴泉，其原因是燒瓶內的氨氣與燒杯中的水被豎直導管中的空氣隔開，只要能排除導管中的空氣，使氨氣與水接觸即可形成噴泉。如可用熱毛巾捂住燒瓶，使燒瓶內氣體體積膨脹，排除導管內的空氣，再去掉毛巾即可形成噴泉。

四、壓強原理用于量取氣體的體積

壓強原理在有關氣體實驗中應用非常廣泛，氣體總是向壓強小的方向流動，只要緊緊抓住實驗中影響氣體壓強的主要因素（如容器容積、氣體物質的量、溫度的改變對壓強的影響），就可以準確判斷氣體的流向，采取相應的措施，達到實驗目的。

克服學科本位和知識本位，利用壓強原理幫助學生理解和解決有關氣體實驗只是其中的一個方面。利用數學思維、物理原理、辯證唯物主義觀點理解化學知識也是促進學生達到三維目標的一種好方法。