高考实验题中的压强考查与探究

王晓宁

实验中压强问题是考查热点之一,考查角度屡次创新，是高考命题凸显实验探究性和创新性的重要载体．本文对高考化学实验题中压强的考查方式进行分析,意在帮助学生透过现象看本质,抓住解决问题的核心,实现举一反三,提高创新意识和能力．有关压强的考题可以分为四大类,本文对其进行分析和总结,建立每一种类型的解题思路．

1 负压型(压强减小)

图1

操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中①Y管中②反应的化学方程式将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝集 打开K2③④

清洗仪器:g中加蒸馏水，打开K1,关闭K2、K3,加热b,蒸气充满管路，停止加热,关闭K1,g中蒸馏水倒吸进入c,原因是________;打开K2放掉水,重复操作2～3次．

图2

答案c中温度下降,管路中形成负压.

图3

为防止发生倒吸,停止实验时应进行的操作是________．

答案先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气．

2 平衡压强型(压强相等)

图4

A. 向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K

B. 实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色

C. 装置c中Na2CO3的作用是吸收HBr

D. 反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯

图5

答案避免b中压强过大.

氨的测定:精确称取wg X,加适量水溶解,注入如图6所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量质量分数为10%的NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨气全部蒸出,用V1mLc1mol·L-1的盐酸标准溶液吸收．蒸氨结束后取下接收瓶,用c2mol·L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,达到终点时消耗V2mL NaOH溶液．装置A中安全管的作用原理是______．

图6

答案当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压强稳定．

图7

小结当涉及气体反应装置中出现类似长玻璃导管的装置,能够使体系内外压强相等,避免产生安全隐患．图7装置中恒压滴液漏斗和分液漏斗处的橡胶管作用都是平衡压强,使液体能顺利滴下．

3 气体驱动型(压强增大)

如将装置B改为装置C(如图9),可能会导致的后果是________．

图8 图9

答案会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快，大量放热而存在安全隐患．

图10

打开K3,关闭K1和K2．c中亮蓝色溶液流入d,其原因是________.

答案c中产生H2使内部压强大于大气压．

图11

实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中．请为装置作一处改进,使溶液能进入4中________．

答案在装置2、3之间添加控制开关．

图12

答案产生的气体使干燥管内盐酸液面下降,与碳酸钙脱离接触,反应停止．

小结图13是常见的定量测定气体体积的装置．

图13

定量实验中测定气体体积,不同的装置其原理是相同的．均利用装置内产生气体导致压强增大,将装置内的液体压过去,通过反应前后的液面差来定量测定气体的体积．气体体积大小受外界因素温度和压强的影响,所以读数之前要做到:将装置冷却到室温;调整装置两侧液面相平;读数时视线与凹液面的最低处相切．

例7～例10均利用装置内产生气体导致体系内压强增大,将体系内溶液压出的原理,属于气体驱动型．类比此思路可以使学生深刻理解启普发生器的作用原理,把握定量测定气体体积的本质．

4 装置气密性检验(压强变化)

图14

仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若________,则整个装置气密性良好．

答案液柱高度保持不变.

小结检验装置气密性,就是构建一个密闭系统,通过改变外在条件,使装置内压强发生变化,从而产生对应的现象来确保装置气密性良好．可以总结检验装置气密性的一般思路．1)形成封闭系统(只留一个出口或者进口);2)操作(加热或加水形成压强差);3)观察现象(出现气泡或水柱);4)得出结论(气密性是否良好)．常见的装置气密性检验方法总结如下.

方法1:微热法(见图15)将右侧导管放入水槽中,用手捂或微热烧瓶,若导管末端产生气泡,停止加热后,导管中有水柱生成，说明气密性良好．

方法2:液压差法(见图16)用止水夹夹紧橡皮导管,向长颈漏斗注水,最终长颈漏斗导管水柱高于平底烧瓶液面,则气密性良好．

方法3:滴液法(见图17)用止水夹夹紧橡皮导管,打开分液漏斗滴水,一段时间后水很难滴下,则气密性良好．

方法4:特殊法(见图18)关闭分液漏斗的活塞,向外拉出注射器的活塞一段距离,松开后,观察注射器活塞,若能回到原来的位置,则气密性良好．

图15 图16

图17 图18

有气体参与的实验中,当外界条件改变时会引起体系内压强的变化:压强变小产生负压,引发倒吸现象;压强相等即平衡气压,保证实验安全;压强变大即气体驱动导致溶液被压出,引发后续反应;压强变化产生不同的现象可应用于装置气密性的检验．按照类似的思路可以类比解决不同实验题型的压强问题．