高考實驗題中的壓強考查與探究

王曉寧

實驗中壓強問題是考查熱點之一,考查角度屢次創新，是高考命題凸顯實驗探究性和創新性的重要載體．本文對高考化學實驗題中壓強的考查方式進行分析,意在幫助學生透過現象看本質,抓住解決問題的核心,實現舉一反三,提高創新意識和能力．有關壓強的考題可以分為四大類,本文對其進行分析和總結,建立每一種類型的解題思路．

1 負壓型(壓強減小)

圖1

操作步驟實驗現象解釋原因打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中①Y管中②反應的化學方程式將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態水凝集 打開K2③④

清洗儀器:g中加蒸餾水，打開K1,關閉K2、K3,加熱b,蒸氣充滿管路，停止加熱,關閉K1,g中蒸餾水倒吸進入c,原因是________;打開K2放掉水,重復操作2～3次．

圖2

答案c中溫度下降,管路中形成負壓.

圖3

為防止發生倒吸,停止實驗時應進行的操作是________．

答案先熄滅裝置A、E的酒精燈,冷卻后停止通入氮氣．

2 平衡壓強型(壓強相等)

圖4

A. 向圓底燒瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打開K

B. 實驗中裝置b中的液體逐漸變為淺紅色

C. 裝置c中Na2CO3的作用是吸收HBr

D. 反應后的混合液經稀堿溶液洗滌、結晶,得到溴苯

圖5

答案避免b中壓強過大.

氨的測定:精確稱取wg X,加適量水溶解,注入如圖6所示的三頸瓶中,然后逐滴加入足量質量分數為10%的NaOH溶液,通入水蒸氣,將樣品液中的氨氣全部蒸出,用V1mLc1mol·L-1的鹽酸標準溶液吸收．蒸氨結束后取下接收瓶,用c2mol·L-1NaOH標準溶液滴定過剩的HCl,達到終點時消耗V2mL NaOH溶液．裝置A中安全管的作用原理是______．

圖6

答案當A中壓力過大時,安全管中液面上升,使A瓶中壓強穩定．

圖7

小結當涉及氣體反應裝置中出現類似長玻璃導管的裝置,能夠使體系內外壓強相等,避免產生安全隱患．圖7裝置中恒壓滴液漏斗和分液漏斗處的橡膠管作用都是平衡壓強,使液體能順利滴下．

3 氣體驅動型(壓強增大)

如將裝置B改為裝置C(如圖9),可能會導致的后果是________．

圖8 圖9

答案會將液溴快速壓入三頸瓶,反應過快，大量放熱而存在安全隱患．

圖10

打開K3,關閉K1和K2．c中亮藍色溶液流入d,其原因是________.

答案c中產生H2使內部壓強大于大氣壓．

圖11

實驗開始時,關閉K2,打開K1,反應一段時間后,再打開K2,關閉K1,發現3中溶液不能進入4中．請為裝置作一處改進,使溶液能進入4中________．

答案在裝置2、3之間添加控制開關．

圖12

答案產生的氣體使干燥管內鹽酸液面下降,與碳酸鈣脫離接觸,反應停止．

小結圖13是常見的定量測定氣體體積的裝置．

圖13

定量實驗中測定氣體體積,不同的裝置其原理是相同的．均利用裝置內產生氣體導致壓強增大,將裝置內的液體壓過去,通過反應前后的液面差來定量測定氣體的體積．氣體體積大小受外界因素溫度和壓強的影響,所以讀數之前要做到:將裝置冷卻到室溫;調整裝置兩側液面相平;讀數時視線與凹液面的最低處相切．

例7～例10均利用裝置內產生氣體導致體系內壓強增大,將體系內溶液壓出的原理,屬于氣體驅動型．類比此思路可以使學生深刻理解啟普發生器的作用原理,把握定量測定氣體體積的本質．

4 裝置氣密性檢驗(壓強變化)

圖14

儀器組裝完成后,關閉兩端活塞,向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注,若________,則整個裝置氣密性良好．

答案液柱高度保持不變.

小結檢驗裝置氣密性,就是構建一個密閉系統,通過改變外在條件,使裝置內壓強發生變化,從而產生對應的現象來確保裝置氣密性良好．可以總結檢驗裝置氣密性的一般思路．1)形成封閉系統(只留一個出口或者進口);2)操作(加熱或加水形成壓強差);3)觀察現象(出現氣泡或水柱);4)得出結論(氣密性是否良好)．常見的裝置氣密性檢驗方法總結如下.

方法1:微熱法(見圖15)將右側導管放入水槽中,用手捂或微熱燒瓶,若導管末端產生氣泡,停止加熱后,導管中有水柱生成，說明氣密性良好．

方法2:液壓差法(見圖16)用止水夾夾緊橡皮導管,向長頸漏斗注水,最終長頸漏斗導管水柱高于平底燒瓶液面,則氣密性良好．

方法3:滴液法(見圖17)用止水夾夾緊橡皮導管,打開分液漏斗滴水,一段時間后水很難滴下,則氣密性良好．

方法4:特殊法(見圖18)關閉分液漏斗的活塞,向外拉出注射器的活塞一段距離,松開后,觀察注射器活塞,若能回到原來的位置,則氣密性良好．

圖15 圖16

圖17 圖18

有氣體參與的實驗中,當外界條件改變時會引起體系內壓強的變化:壓強變小產生負壓,引發倒吸現象;壓強相等即平衡氣壓,保證實驗安全;壓強變大即氣體驅動導致溶液被壓出,引發后續反應;壓強變化產生不同的現象可應用于裝置氣密性的檢驗．按照類似的思路可以類比解決不同實驗題型的壓強問題．