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1、高中化学实验设计中的通气闭气思想简析 在近几年的高考实验中非常注重实验事实，所选实验很多就是对一些经典或课本实验的细节改编，使之更具可操作性，化学实验的通气闭气问题是其中非常具有代表性的问题。 实验装置分为发生、净化、收集和尾气处理四大部分，这是在我们教学过程中非常强调的一点，学生在平时训练和考试中很注意这些问题，如，尾气处理问题学生基本上都能想到。但是很少学生会注意到，一个装置不能是一个封闭体系，如，在模拟考试中出现的关于氨气的收集时用橡胶塞的图。 学生错选的很多，平常看到的是用湿润的棉花塞住瓶口防止NH3外泄，那换成橡皮塞为什么不行了呢？因为如果是橡皮塞的话，该装置就不能通气，就成了一个密
2、闭体系，在收集过程中随着试管里的压强不断增大，最后可能发生爆炸。学生不能想到这一点，所以很难去甄别该选项。 同样如右图装置也是一个封闭体系，容易造成危险。应在锥形瓶e处打孔通气。 因此，在分析完实验装置的每个部分后，还要看看整个装置是否通气了。只有内外通气了，才能使装置内外气压保持平衡，整个过程气体流通顺畅才不至于造成危险。学生在该类问题上频频出错，也反映了我们在平常教学中对该问题的忽视，而且学生根本就没有亲手搭配一套完整的实验装置，很难对通气问题有更深刻的感受。 那么我们的教材是否有涉及通气问题呢？事实上，在新教材中很多地方都有涉及通气问题，只不过学生在学习过程中没有足够关注。如，在必修一中
3、关于分液漏斗的使用就是一个很典型的通气问题。 分液操作先把玻璃盖子取下，以便与大气相通。然后旋开活塞，使下层液体慢慢流入烧杯里，当下层液体恰好流尽时，迅速关上活塞，从漏斗口倒出上层液体。 如果不先把玻璃盖子取下，内外大气就不相通，仪器内外会产生压强差，液体就不能顺利流下。在实验操作中很多学生会忘了先把玻璃盖子取下，此时老师如果能及时纠正学生的错误，再次强调原因，学生在以后的学习中就会对通气问题引起重视了。 在必修二中的氨气喷泉实验是高中阶段一个重要的实验。为了能够实现连续操作，我曾经设计了以下装置 操作过程中先把活塞关闭，打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，产生氨气进入烧瓶，收集满后，关闭分液漏斗活塞
4、和活塞，注射器往烧瓶中注水，然后打开活塞产生喷泉，实验完毕后打开活塞把烧瓶里的水排尽以便下次实验。整个实验过程看似没有大的问题，可是在实际作过程中制备氨气的时候要打开分液漏斗的玻璃塞，浓氨水挥发出来的大量氨气会使实验者难以忍受，而且会污染环境，因此实验装置还应该考虑如何避免打开玻璃塞，但是如果不打开玻璃塞，浓氨水很难流下，整个实验无法进行，那又该怎么办呢？其实就是如何实现不打开玻璃塞就能实现装置内外通气，解决办法很简单，只要把玻璃塞换成橡皮塞，再在橡皮塞上打一个孔接上一段橡皮管接到锥形瓶中，就能实现通气。因此，在用分液漏斗搭配实验装置的时候，尤其盛放一些挥发性液体的时候，如，浓盐酸等，就应该考
5、虑如何在不打开分液漏斗玻璃塞的情况下实现通气。 化学实验除了要考虑它的通气之外，它的闭气问题，即装置的气密性，也非常重要。那么如何检查装置的气密性呢？ 要检查装置的气密性，首先要明确要检查哪个部分，是要检查整个装置的气密性，还是就检查发生装置的气密性，要检查哪里就先关闭哪里两端的活塞或夹子。其次是要清楚其操作顺序，很多老师会笼统地告诉学生做实验前先检查装置的气密性，这并没有错，但是检查气密性的步骤实际上应该是再加药品之前，因为如果加了药品之后发现装置的气密性不好，就会造成药品的浪费。很多学生容易搞不明白，检查了气密性之后再加药品，这时漏气了怎么办。我们检查气密性是检查仪器有没有问题，前面如果已
6、经证明了仪器的气密性良好的话，那就说明仪器本身没有问题，如果后来出现漏气肯定是人为操作不当引起的。在弄清楚了气密性检查部位和其操作顺序这两个问题后，我们再来探究一下气密性检查的方法。 一个实验装置气密性好不好，其实就是看在装置与外界大气之间能不能产生一个压强差。因为如果气密性不好，就是说会在装置某个地方与外界大气相通，这样就不可能在装置与外界大气之间产生压强差，就证明了装置的气密性不好，反之就说明装置的气密性良好了。那么如何看到压强差呢？ 要看到这个压强差，我们只需通过一些办法实现封闭体系的“出气”与“进气”就可以了，所谓“出气”就是把装置的气体排出，我们可以把排出的气体通入水中产生气泡；所谓
7、“进气”就是外界大气压入装置，也通过水使其产生一段水柱，即液面差。根据使装置产生压强差方法的不同，我们把气密性检查方法常分为受热法和加水法。 受热法将装置只留下1个出口，并先将该出口的导管插入水中，后采用微热（手捂、热毛巾捂、酒精灯微热等），使装置内的气体膨胀。观察插入水中的导管是否有气泡。停止微热后，导管是否出现水柱。 我们可以将导管出口埋入水中，用手掌或热毛巾捂容积大的部位，此时烧瓶里的气体受热压强增大，如果气密性良好，烧瓶里的气体就会排出，所以我们可以看水中的管口是否有气泡溢出来，判断其气密性是否良好。 移开捂的手掌或毛巾一段时间，此时烧瓶里的气体冷却，压强减小，如果气密性良好，外界大气将会压入，因此，我们可以观察浸入水中的导管末端有无水上升形成水柱。 这就是受热法将装置只留下1个出口，并先将该出口的导管插入水中，后采用微热（手捂、热毛巾捂、酒精灯微热等），使装置内的气体膨胀。观察插入水中的导管是否有气泡。停止微热后，导管是否出现水柱。 化学实验中的通气闭气问题是在实际操作中经常遇到而在纸面研究很容易遗忘的问题，要使学生能够充分重视该问题，除了让学生动手实验去感受之外，我们还必须在教学中把原理和方法讲清楚，并形成知识系统，这样不管实验装置如何新颖，学生都能很好地分析解决，达到“以不变应万变”的效果。 第 6 页