壓強(qiáng)原理在有關(guān)氣體實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

摘 要： 為了適應(yīng)新課程的改革需要，克服單純的學(xué)科本位和知識(shí)本位，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，本文在氣密性檢驗(yàn)、防倒吸、噴泉、量氣等實(shí)驗(yàn)方面闡述并總結(jié)了壓強(qiáng)原理的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 壓強(qiáng)原理 氣體實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用

新課程改革倡導(dǎo)的是科學(xué)教育，是克服單純的學(xué)科本位和知識(shí)本位，立足于促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的教育。在化學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生探究性的學(xué)習(xí)能力，進(jìn)行知識(shí)的整合和遷移應(yīng)用，是落實(shí)三維目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。我在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，把壓強(qiáng)原理應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，不但解決了實(shí)驗(yàn)本身的問(wèn)題，而且讓學(xué)生學(xué)會(huì)了如何進(jìn)行知識(shí)探索和歸納，取得了比較好的教學(xué)效果。下面我就壓強(qiáng)在有關(guān)氣體實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用談?wù)剛€(gè)人的看法。

壓強(qiáng)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(dòng)的活塞。

一、壓強(qiáng)原理用于檢驗(yàn)裝置的氣密性

實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的檢查是實(shí)驗(yàn)前的首要環(huán)節(jié)，檢查氣密性時(shí)，必須使裝置密封。其次，通過(guò)增大或減小裝置內(nèi)氣體的體積，引起壓強(qiáng)的改變，通過(guò)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(dāng)溫度升高時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)氣體的體積膨脹，圓底燒瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，大于大氣和燒杯內(nèi)導(dǎo)氣管入水段水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)的和，即P。若裝置不漏氣，則能觀察到燒杯里的導(dǎo)管口有氣泡冒出。利用壓強(qiáng)的原理檢驗(yàn)裝置的氣密性可以歸納為：

形成密閉體系→改變壓強(qiáng)→變壓后的現(xiàn)象→得出結(jié)論

如果要增大氣體的壓強(qiáng)，就要使密閉體系氣體的溫度升高或者體積減小或物質(zhì)的量增多；如果要減小氣體的壓強(qiáng)，就要使密閉體系氣體的溫度降低或者體積增大或物質(zhì)的量減少。在檢驗(yàn)不同裝置氣密性的時(shí)候，應(yīng)采取方便有效的方法，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

例如：可以用酒精燈給圖2的圓底燒瓶加熱，燒瓶?jī)?nèi)氣體膨脹，壓強(qiáng)增大；圖2也可以用分液漏斗給圓底燒瓶滴水，讓燒瓶?jī)?nèi)氣體的體積減小，壓強(qiáng)增大來(lái)檢驗(yàn)裝置的氣密性。又如圖3可以采用液差法，將導(dǎo)氣管上的活塞關(guān)閉，球形漏斗內(nèi)注入一定量的水，使水面達(dá)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(shí)球形漏斗中的水面高度與容器下部半球體內(nèi)的水面高度保持比較大的液面差，通過(guò)產(chǎn)生壓強(qiáng)差檢驗(yàn)裝置的氣密性。

對(duì)于類(lèi)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(duì)于體積比較大，器壁比較厚的儀器，通過(guò)手捂升溫對(duì)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(qiáng)原理用于防倒吸

防倒吸是氣體制備中重要的一個(gè)方面。在制氣、收集、尾氣吸收的過(guò)程中，當(dāng)體系的壓強(qiáng)小于環(huán)境的壓強(qiáng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生倒吸現(xiàn)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(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。故在拆除裝置時(shí)，應(yīng)先將導(dǎo)氣管移出水面再停止加熱，這樣破壞了產(chǎn)生倒吸的條件，達(dá)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(qiáng)原理用于噴泉實(shí)驗(yàn)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的噴泉實(shí)驗(yàn)正是利用了壓強(qiáng)差的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖7，燒瓶?jī)?nèi)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(shí)，首先擠壓膠頭滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶，由于氨氣極易溶于水，使燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，此時(shí)燒瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)小于大氣壓與玻璃管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，即：

此時(shí)松開(kāi)止水夾，即可形成美麗的紅色噴泉。用此裝置完成噴泉實(shí)驗(yàn)的條件是：只要燒瓶?jī)?nèi)的氣體能大量溶于燒杯中的溶液即可，如二氧化碳?xì)怏w和氫氧化鈉溶液也可形成噴泉。該裝置中如果沒(méi)有膠頭滴管，如何實(shí)現(xiàn)噴泉實(shí)驗(yàn)?zāi)?？沒(méi)有膠頭滴管就不會(huì)自動(dòng)形成噴泉，其原因是燒瓶?jī)?nèi)的氨氣與燒杯中的水被豎直導(dǎo)管中的空氣隔開(kāi)，只要能排除導(dǎo)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?jī)?nèi)氣體體積膨脹，排除導(dǎo)管內(nèi)的空氣，再去掉毛巾即可形成噴泉。

四、壓強(qiáng)原理用于量取氣體的體積

壓強(qiáng)原理在有關(guān)氣體實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用非常廣泛，氣體總是向壓強(qiáng)小的方向流動(dòng)，只要緊緊抓住實(shí)驗(yàn)中影響氣體壓強(qiáng)的主要因素（如容器容積、氣體物質(zhì)的量、溫度的改變對(duì)壓強(qiáng)的影響），就可以準(zhǔn)確判斷氣體的流向，采取相應(yīng)的措施，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

克服學(xué)科本位和知識(shí)本位，利用壓強(qiáng)原理幫助學(xué)生理解和解決有關(guān)氣體實(shí)驗(yàn)只是其中的一個(gè)方面。利用數(shù)學(xué)思維、物理原理、辯證唯物主義觀點(diǎn)理解化學(xué)知識(shí)也是促進(jìn)學(xué)生達(dá)到三維目標(biāo)的一種好方法。