压强原理在有关气体实验中的应用

摘 要： 为了适应新课程的改革需要，克服单纯的学科本位和知识本位，促进学生的全面发展，本文在气密性检验、防倒吸、喷泉、量气等实验方面阐述并总结了压强原理的具体应用。

关键词： 压强原理 气体实验 应用

新课程改革倡导的是科学教育，是克服单纯的学科本位和知识本位，立足于促进学生全面发展的教育。在化学教学中，培养学生探究性的学习能力，进行知识的整合和迁移应用，是落实三维目标的重要环节。我在化学实验教学中，把压强原理应用于化学实验设计中，不但解决了实验本身的问题，而且让学生学会了如何进行知识探索和归纳，取得了比较好的教学效果。下面我就压强在有关气体实验中的应用谈谈个人的看法。

压强是作用在物体单位面积上的正压力。其原理如图所示，其中K为可以滑动的活塞。

一、压强原理用于检验装置的气密性

实验装置气密性的检查是实验前的首要环节，检查气密性时，必须使装置密封。其次，通过增大或减小装置内气体的体积，引起压强的改变，通过观察气液交界处的变化，作出气密性是否良好的判断。

如图所示，用双手捂住圆底烧瓶，当温度升高时，烧瓶内气体的体积膨胀，圆底烧瓶内气体的压强增大，大于大气和烧杯内导气管入水段水柱产生的压强的和，即P。若装置不漏气，则能观察到烧杯里的导管口有气泡冒出。利用压强的原理检验装置的气密性可以归纳为：

形成密闭体系改变压强变压后的现象得出结论

如果要增大气体的压强，就要使密闭体系气体的温度升高或者体积减小或物质的量增多；如果要减小气体的压强，就要使密闭体系气体的温度降低或者体积增大或物质的量减少。在检验不同装置气密性的时候，应采取方便有效的方法，以达到实验目的。

例如：可以用酒精灯给图2的圆底烧瓶加热，烧瓶内气体膨胀，压强增大；图2也可以用分液漏斗给圆底烧瓶滴水，让烧瓶内气体的体积减小，压强增大来检验装置的气密性。又如图3可以采用液差法，将导气管上的活塞关闭，球形漏斗内注入一定量的水，使水面达到球形漏斗的球体部位。停止加水后，水面能停留在某一位置不再下降，此时球形漏斗中的水面高度与容器下部半球体内的水面高度保持比较大的液面差，通过产生压强差检验装置的气密性。

对于类似于大试管的体积比较小、器壁比较薄的仪器（如圆底烧瓶、锥形瓶等），都可采用手捂或酒精灯微热的方法。对于体积比较大，器壁比较厚的仪器，通过手捂升温对气体体积的影响微乎其微，而该装置又是不能被加热的，通常采用液差法。

二、压强原理用于防倒吸

防倒吸是气体制备中重要的一个方面。在制气、收集、尾气吸收的过程中，当体系的压强小于环境的压强时，就会发生倒吸现象。

1.在加热制取气体且用排水法收集的装置中，若收集完毕后先停止加热，则就会产生倒吸现象。故在拆除装置时，应先将导气管移出水面再停止加热，这样破坏了产生倒吸的条件，达到防倒吸的目的。

2.尾气的吸收。一般尾气吸收可采用如图4装置，

三、压强原理用于喷泉实验

化学实验中的喷泉实验正是利用了压强差的原理来实现的。如图7，烧瓶内收满氨气，胶头滴管装有少量水，烧杯中为滴有酚酞的水。操作时，首先挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶，由于氨气极易溶于水，使烧瓶内气体压强减小，此时烧瓶内气体的压强小于大气压与玻璃管内水柱产生的压强差，即：

此时松开止水夹，即可形成美丽的红色喷泉。用此装置完成喷泉实验的条件是：只要烧瓶内的气体能大量溶于烧杯中的溶液即可，如二氧化碳气体和氢氧化钠溶液也可形成喷泉。该装置中如果没有胶头滴管，如何实现喷泉实验呢？没有胶头滴管就不会自动形成喷泉，其原因是烧瓶内的氨气与烧杯中的水被竖直导管中的空气隔开，只要能排除导管中的空气，使氨气与水接触即可形成喷泉。如可用热毛巾捂住烧瓶，使烧瓶内气体体积膨胀，排除导管内的空气，再去掉毛巾即可形成喷泉。

四、压强原理用于量取气体的体积

压强原理在有关气体实验中应用非常广泛，气体总是向压强小的方向流动，只要紧紧抓住实验中影响气体压强的主要因素（如容器容积、气体物质的量、温度的改变对压强的影响），就可以准确判断气体的流向，采取相应的措施，达到实验目的。

克服学科本位和知识本位，利用压强原理帮助学生理解和解决有关气体实验只是其中的一个方面。利用数学思维、物理原理、辩证唯物主义观点理解化学知识也是促进学生达到三维目标的一种好方法。