淺析“倒吸”現象在化學實驗中的防止與應用

譚瓊念

(廣東省江門市新會第一中學 529100)

化學實驗中，“倒吸”現象常常會引起實驗儀器炸裂，試劑污染等不良影響，因此，了解“倒吸”現象的原理、常見情況并加以防范，是中學生應掌握的化學實驗基本技能.同時，還可應用“倒吸”的原理，對實驗操作與實驗設計進行創新研究.

一、“倒吸”現象的原理

化學實驗中的“倒吸”，是與外界大氣壓相同的密閉容器中的氣體，因溶解、受反應或溫度改變等原因，造成裝置內氣壓減小，致外界大氣壓將氣體或液體等壓入壓強小的容器的過程.這是一種自發的平衡壓強現象.

二、“倒吸”現象常見類型及防止方法

1. 氣體倒吸及防止

如用氫氣還原氧化銅的實驗，若反應結束即停止通入氫氣，會引起裝置內氣壓降低，空氣倒吸入加熱區使銅氧化，或形成可爆氣.故應先熄滅加熱氧化銅的酒精燈，同時繼續通氫氣，待加熱區冷卻后才能停止通氫氣，以避免空氣倒吸.

2. 火倒吸及防止

點燃可燃性氣體(如氫氣、甲烷、乙烯等)時，如果發生裝置產生的氣體量減少，有可能導致火焰隨氣體倒吸造成危險.

防止火倒吸可用以下兩種方法：

(1)金屬絲阻斷火倒吸(如圖1所示)

(2)水阻斷火倒吸(如圖2所示)

當火倒吸到溫度較低的金屬絲或水處，金屬或水帶走一定的熱量，使火熄滅.

3.液體倒吸及防止

加熱法制取并用排液法收集氣體(如氧氣、氯氣、乙烯等)，或用溶液吸收溶解度較大的氣體(如氯化氫、溴化氫、碘化氫、氨氣)，都易引起液體的倒吸.可在實驗操作上或加裝一定的實驗裝置來防止.

(1)先拔導管防倒吸

加熱法制取并用排液法收集氣體，在實驗結束時，需先把導氣管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，以防止水倒吸.

(2)倒扣漏斗防倒吸(如圖3所示)

該裝置可以增大氣體與水的接觸面積，有利于水對氣體的吸收.當易溶性氣體被水吸收時，導管內壓強減少，水上升到漏斗中，由于漏斗容積較大，導致燒杯中液面下降，使漏斗口脫離液面，漏斗中的水受自身重力的作用又流回燒瓶內，從而防止水的倒吸.

(3)干燥管防倒吸(如圖4所示)

當易溶于水的氣體由干燥管末端進入水被吸收后，導氣管內壓強減少，使水倒吸進入干燥管，當水本身質量大于干燥管內外壓強差，水受自身重量的作用又流回燒杯內，從而防止水的倒吸.

(4)平衡壓強防倒吸(如圖5所示)

在密閉裝置系統中連接一個能與外界相通的裝置，起自動調節系統內外壓強差的作用，防止溶液的倒吸.

(5)安全瓶防倒吸(如圖6所示)

當水發生倒吸時，倒吸進來的水被預先設置的蓄液裝置貯存起來，以防止水進入受熱儀器或反應容器.

(6)氣體隔斷防倒吸(如圖7所示)

如：氯化氫氣體從長導管進入，由于密度大于空氣，氯化氫氣體從插入水中的導管溶入水中，圓底燒瓶上方有空氣儲存，避免了液體倒吸.

三、“倒吸”原理的應用

1.檢驗氣密性

(1)利用液體倒吸檢驗氣密性(如圖8所示)

將導管一端浸入水中，用雙手捂住燒瓶，借手的熱量使容器內的空氣膨脹，容器內的空氣則從導管口形成氣泡冒出，把手拿開，過一會，水沿著導管上升形成一小段水柱，說明裝置不漏氣.

(2)利用氣體倒吸檢驗氣密性

如要檢驗注射器的氣密性，向外輕輕拉動注射器活塞，若浸沒在水中的玻璃管口處有氣泡冒出，說明裝置的氣密性良好.

2.液體藥品的取用

用膠頭滴管移取少量液體，用洗耳球和移液管精確量取一定量液體等，是最常見的倒吸原理的應用.

3.噴泉實驗

容器中氣體易溶解于水，少量水進入容器后能溶解大量氣體，容器內氣體物質的量減少，容器內壓強減小，容器內外產生較大的壓強差，形成噴泉.

4.反應設計

(1)氣體倒吸(如圖9所示)

在證明二氧化碳和氫氧化鈉可以反應的實驗設計中，如圖9所示，將滴管內的氫氧化鈉溶液滴入廣口瓶中，輕輕搖蕩，二氧化碳氣體減少，氣壓減小，一會可見小氣球鼓漲.這就是對“倒吸”的原理的運用.

(2)液體倒吸

同樣是證明二氧化碳和氫氧化鈉可以反應的實驗設計，也可以設計成液體倒吸.如圖10所示.將滴管內的氫氧化鈉溶液滴入錐形瓶中，輕輕搖蕩，二氧化碳氣體減少，氣壓減小，燒杯中的水就被倒吸到廣口瓶中.

同理濃硫酸溶于水放熱，氫氧化鋇晶體與氯化銨反應吸熱的驗證，制備Fe(OH)2要長時間看到白色絮狀沉淀的實驗設計，也可以設計類似的引起液體或氣體倒吸的裝置.

關于“倒吸”現象的考查在近年的高考題中屢屢出現，這是一個能發展與提升高中學生化學學科素養的研究內容，值得師生予以重視與探究.