化学实验中压强的奇妙(正)

化学实验中压强运用的探究性教学成都市第五十中学 田涛摘要: 压强知识在化学实验中的灵活运用是理化综合中的一个亮点，从某种程度上说，掌握了压强变化，就掌握了化学反应流程的主动性。

运用探究性学习的方式，以知识为载体培养学生的创新思维和分析能力。

关键词: 压强 实验教学 探究性学习正文:化学是一门以实验为基础的自然科学,在新课程的改革过程中,对实验的操作能力与分析能力的要求是越来越高。

因此，在实验教学中一定程度的引入探究性教学，进行思维训练，是很有必要的。

通观近年来的实验教学、实验考核动向，在理化综合方面，对压强知识灵活运用得非常奇妙，化学实验中，频繁的运用压强、压力来改变反应流程，常常对实验装置稍加改装，通过控制活塞或止水夹，反应过程就截然不同了。

下面，以压强探究性学习课为例探讨一下实验教学。

[研究流程]：1、简述课题，让学生集体讨论，多方面收集资料。

老师引导，引用范例进行启发；2、每位学生自行设计方案，具体绘图，列出所需药品、仪器；3、付诸小组进行答辩讨论，由小组审议后上交班级，小组之间再予交换讨论方案（包括安全因素），由老师审查设计方案的安全性；4、然后以小组为单位具体组织实验，作实验记录，讨论得出结论。

师生共同总结得失， 在原有基础上改进，写出各组的论文，包括设计后的反思。

[教学过程]：[老师]：在物理中我们就已学习了压强的概念，知道压力施加在一定面积上，就会产生相应的压强，P = — ，反之，产生了一定的压强，就会在一定面积上产生相应的压力，F= PS 。

容器内气体的压强大于标准大气压的状态称为高压状态，高压常产生压力；人们常 通过外力缩小体积或减少气体物质的量，或升温使气体膨胀，使某部分空间出现高压状态，与大气压之间产生强大的压力差，使液体向大气压方向流动，直至重新取得新的平衡。

而容器内气体的压强小于标准大气压的状态称为负压状态，负压常产生吸力。

人们利用温度之差或物质的量之差或体积差，使某部分空间出现负压状态，产生强大的吸收力，使无处不在的大气压能被利用。

[演示]：用充气枪给自行车充气（高压范例）、用钢笔的墨水吸管吸取墨水（低压范例）[学生]：回忆思考[演示]：炸药反应过程、压缩管（内置浸有乙醚的棉花球）、塑料水枪[老师引导]：气体压强在不同的情况下有着不同的作用，与大气压强相配合，在化学实验中 有着多处妙用，例如：1、一个体积固定的密闭容器里，如果气体急剧膨胀，爆炸产生的巨大压强甚至可能将容器裂成碎片，这就是炸弹的原理；2、一个体积可变的密闭容器里，如果对活塞用力，能够使容器中的气体压强增大，进而增大气体的内能，使容器内的温度升高，可以使容器内低燃点的物质达到着火点而燃烧； F S[评注]：初级阶段。

铺奠理论基础，利用初中、高中教材中对压强的认识和学习，引导学生思考，将理论变化运用，辅以实例与实验予以验证，使理论形象化。

[引导]：地球周围被厚厚的大气层包围着，空气也象液体一样受到重力的作用而且能够流动，因而空气内部向各个方向都有压强。

大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简 称大气压或气压。

压强在化学反应中起着重要作用，可以利用气流来控制反应流程和反 应速度，通过加热、加气、溶解、挤压等不同途径，压强可以加大，将液体压出，压强 也可减小，将液体吸入。

[提问]：请学生根据自己事先收集的资料，讨论生活中还有哪些例子利用了大气压强？[学生讨论]：展示自己收集到的资料，找出负压典例，分析评论原因（1）人们呼吸时，当肺处于扩张状态时出现负压，在肺的内外形成了压强差新鲜空气就被压入肺内。

钢笔吸取墨水的原理与此类似。

（2）茶壶，若堵住壶盖上的小孔水就不易倒出，放开小孔，水就能自由地流出，有两个小孔的瓶子装水倒出来很容易，若闭塞其中一个孔，水就倒不出来。

（3）再如用吸管去吸空饮料盒时，当盒内空气被吸走后，看见饮料盒瘪进去。

（4）水杯中装满水，硬纸片沿杯口平推盖上后倒立水杯，硬纸片不会落下，水也不会流出。

（5）动物其实也在运用负压。

壁虎陆上爬行动物，能在墙壁、玻璃窗、天花板上爬行。

海洋中的 鱼，可以利用头部的吸盘附着在大鱼的身上或船的底部四处迁移。

（6）自然界中也有负压现象。

例如风的形成，典型的如龙卷风的形成和肆虐。

（7）家庭用的排气机、抽气机和吸尘器。

叶片高速旋转时，在叶片的前后形成压强差或是在局部范围内吸入空气，内外压力差越大，吸尘能力也就越强。

（8）吸壁式挂衣钩。

（9）大气压用于医疗方面的例子非常之多。

例如中医针灸科用的小瓷罐、静脉点滴输液，再例如医生用针管打针时，利用了高压的原理；医生用针管抽血，利用了负压的原理。

[老师补充演示]：（10）马德堡半球拉不开。

（11）利用虹吸现象形成烧瓶里的喷泉。

（12）空吸现象。

（如右图）（13）吸盘用于工业生产上则常见的吸盘机械手。

用众多吸头，抽吸空气产生负压，利用吸盘内外的压强差产生足够大的“吸力”，吸住玻璃，将它们搬运、迁移，既安全又方便。

（14）有些时候负压也会带来危险，比如在铁道口行人要站在安全栏杆之外，站台上等候地铁列车的乘客，必须站在安全线以外，不要靠近高速行驶的车辆，同理，高速同向行驶的船舶也要保持一定的距离。

（15）医学上，现在使用的“胃肠减压器”，就利用了这一原理，通过负压的抽吸作用，把胃肠中不需要的气体、液体吸进减压器内。

[评注]：范例讨论阶段。

引导学生思考、讨论，将理论运用于实践，讨论有关压强的生活实例，找出压强、压力的运用点，以立体思维建构大致的知识体系图，避免盲目求索激发学生学习兴趣，培养学生创造意识。

由于学生知识面所限，有些范例学生不一定收集得到，需要老师予以补充、引导。

ˉˉ A B[老师演示]：启普发生器、移液管的使用，投影展示真空泵工作图[与学生共同探讨化学实验中压强原理的应用]：启普发生器：制取气体的常用装置，优点是随用随停。

这一点也是靠制造气体压强差来实现的，它利用气体产生高于外界大气压的较大压强使液体定向流动，作为反应物的固液分离后，反应自动停止。

移液管：是实验室中常用的一种转移、提取一定量液体的管子。

利用吸耳球将液体吸入管内，然后用手指封住上端管口，将管子从液体中提出，这时液体保留在管内不会流下，当移至目的地时，只要松开上部手指，液体就能顺利流出。

真空泵：容器中气体的稀薄程度有所不同，为了长时间保持高负压状态以便加以利用，需要有一个不断抽取空气的机械，这就是真空泵。

[师生小结]：倘若没有大气压强作用在液体的表面，各种液体就不可能被抽吸起来。

例如吸吸饮料、抽水机抽水、抽血、抽墨水、冷热水混合器、家用喷雾器。

从这个含义上讲，一切抽吸液体的过程，其实都是大气压强将液体“压”上来的过程。

从某种程度上说，掌握了压强变化，就掌握了化学反应流程的主动性。

[评注]：类比迁移阶段。

理论来源于生活，反之又服务于生活，范例分析从生活中迁移到实验室里，辅以实验予以验证，使理论形象化，有利于后面的迁移运用。

[设置实验案例分析]：请学生自行分析判断，装置A、B、C、D各有什么用途？A B C D[学生激烈讨论]：A可以用于干燥气体或者除去气体中的杂质，B可以用于排出液体收集气体，C不仅可以排液收集气体还可以测量生成的气体的体积。

B也可考虑倒过来用液体排出气体；D可用于尾气处理，同时可以有效的防止液体倒吸。

[教师]：举例2、3，请同学们自行分析判断，试想，这些例子有什么共同点？Fe + H2SO4NaOH Cu 蒸馏水操作1：先夹紧止水夹a，再使操作1：先夹紧止水夹，用针筒a A管反应，B中现象是向试管中滴入浓硝酸操作2：打开夹止水夹a，使A管操作2：反应一段时间后，打开反应一段时间后夹紧止水夹a，实止水夹，可能有的现象验中B中的现象是是[学生讨论分析得出结论]：利用压强差实现溶液流动，改变反应流程顺序。

[教师]：演示喷泉实验A B[引导]：大家已经学习过，HCl气体极易溶于水，能形成喷泉，那么，如果把图中的胶头滴管撤去，实验又如何形成喷泉？[学生争辩]：冷热均可使气体收缩或膨胀，形成烧瓶内外压强差，可以把HCl气体压出接触到水，或者把水吸入接触到HCl气体，开始迅速溶解，压强差变大，形成喷泉。

可以打开止水夹，在烧瓶上敷加冰袋或热毛巾。

[学生新议]：喷泉实验中可以不采用烧杯，改用装紫色石蕊试液的塑料袋也可以挤压进水，甚至可以换用可提高的U形管来增大压强，促使喷泉现象开始发生。

[评注]：指导学生准确描述实验，分析实验，找出内在的本质的联系，归纳知识要点，总结反思经验教训，由抽象思维发散到形象思维，再由形象思维收敛回抽象思维，培养学生高效良好的思维习惯。

的过程，它是在怎样利用压强的？[教师]：演示、分析启普发生器制H2请同学们不受启普发生器外形影响，利用启普发生器的原理，自行设计一个随用随停的简单启普发生器。

[学生设计结果范例]：（A）（B）（C）（D）（E）试管底部放塑料颗粒塑料隔板试管底部有小洞针管装酸液上面再放锌粒上放锌粒（F）（G）（H）（I）[学生实验后争论、互评的结果]：（A）能将溶液压入长颈漏斗中，但不能完全压入，未真正达到锌和酸液分离；（B）可行，能够实现锌粒与酸液分离，反应自动停止，随用随停；（C）可行，能够实现锌粒与酸液分离，反应自动停止，随用随停；（D）需要制氢气时，将试管浸入酸液，不需再制气体时，将试管提出酸液外。

虽然能够实现锌粒与酸液分离，反应停止，但不是利用压强实现自动停止，而是通过外力将锌粒和酸液分离开来；（E）用针筒装酸，确实可实现根据所需及时调整反应物用量，但压强不易控制，右端导气管处如使用止水夹，易出现夹紧止水夹后，反应仍在进行，瓶内气体无法导出，压强过大。

且针头受酸液严重腐蚀；（F）能够实现锌粒与酸液分离，反应自动停止，但无法再次使酸液回到反应试管中，反应无法再度进行；（G）无法实现，右边试管封闭，氢气无法将酸液压过去；（H）无法实现，右边试管封闭，氢气无法将酸液压过去；（I）反应能够自动停止，但气体无法将酸液完全压入右试管。

[探究后的反思]：1、学生是教学活动中的主体，要充分发挥学生主体作用，就必须从培养学生学习兴趣入手，兴趣是最好的老师。

当学生的兴趣被真正调动起来后，学生的创造潜力是巨大的，能够充分发挥想像，并勇于设计，大胆实验，都在憧憬设计出精巧的装置，像启普一样青史留名。

2、设计方案，动手实践后，学生还根据自己的体会和同学的建议、意见，对原有方案又进行了一番改进，例如方案I就是在方案H的基础上，另一组学生提出了异议，原小组因此作了改进，改进后有了很大改观。

3、学生共同评论：方案B得到的赞誉最多，其次是方案I，方案E大家建议再改进，方案C由于在初中习题中出现过，尽管效果最好，却好评最少。

证明学生的眼光也是雪亮的，受到好评的小组十分兴奋，创新激情得到鼓舞。