郑胤飞液高气短

教学设计

一．检验装置的气密性

将一支连接玻璃导管的空试管看作“内部”，导管口（入水的那个口）以外的部分（包括烧杯和大气）看作“外部”。该导管口被看作压强平衡点。现将导管插入烧杯中的蒸馏水，猜测并实验液体进入导管的情况。

1，液面驻足导管口，未进入(图B)；2，液体进入导管，内外液面持平(图C)；3，导管内液面在1、2之间(图D)。（该试管不是气体发生器，也没被加热，图E不在讨论之列）

B.气内PK气外+液外

内部本来就是普通的空气，气内=气外，所以压内压外，水肯定要进入导管。

C.气内+液内——气外+液外

液内=液外。在水进入的过程中，内部气体即受挤压（成了压缩空气），所以压内压外，导管内液面不可能那么高。

如果装置内部是漏气的，内外气压相等，内外液面自然等高。

D．肯定第3种情况符合实际。

气内气外液外液内结果是压内=压外

我们把这种情况叫做“液高气短”，即液柱高的一方气压小，这才能与“液低气壮”的另一方形成压强平衡。

二．喷泉实验

倒挂的圆底烧瓶a充满CO2气体，烧杯c中盛NaOH溶液。

将倒挂的烧瓶及其导管看作内部，导管下口（平衡点）以外的部分（包括烧杯和大气）看作外部。将导管插入溶液后（打开f，反应仍未开始），液面进入导管的高度应与前述“一”类似，即内部是液略低气略壮。将b中的NaOH溶液射入烧瓶后，CO2气体被NaOH溶液吸收，迅速削弱了烧瓶内部的“气壮”，内部液面升高，很快反转成内部液高气短，直至液面高过半球（如果CO2是纯净的，内部除水汽外接近真空，内部几乎全靠高液柱与外部大气压抗衡）。

“喷泉”现象其实就是液体被迅速“倒吸”的表现。如果要防倒吸，在导管口上方增接一个“大肚”容器即可，液体在大肚内聚集后会因为重力作用而下落，从而使倒吸中止。

三．启普发生器

不妨将漏斗看作内部，底座（包括半球和球状两部分）看作外部。以漏斗下口为平衡点。

打开活塞，如果漏斗内装的是蒸馏水，蒸馏水下放后内外的液面应该是等高的（右图），因为内外的大气压是相等的。实际盛的是盐酸，当盐酸液面在外部升高至接触大理石时，迅速产生密集的CO2，形成的气压明显高于漏斗上方的大气压，结果使盐酸液面不能继续上升，形成了外部液低气壮的局面。

关闭活塞，CO2还在发生且无出路，球状皿中的气压迅即加大，迅速将外部的盐酸液面压低，直至脱离大理石（左图）。结果是加剧了外部的液低气壮。

四．排水量气

将a导管和集气瓶看作内部，将b导管看作外部，b导管下口为压强平衡点。将发生的氧气从a管口通入，由于氧气的压强大于大气压，b管内水面上升，形成内部液低气壮、外部液高气短的局面，直至水从b管口不断溢出。鸠占鹊巢，排水体积大致就是氧气所占空间的体积。

但上述量气法中氧气的压强是高于大气压的。比较精确的测量方式是将a导管与储水瓶、量气管（水准管）相连。（见下图，以软管最低点为平衡点）

储水瓶与量气管间用软管联通，事先装入适量的水。测量前储水瓶与量气管液面持平（图A，假定量气管的读数为5.0）。自导管通入氧气后，储水瓶的液面有所下降，水准管的水面升为9.0（图B）。

问题一，这是否说明进入量气管的氧气就是4.0体积？

答：储水瓶一端液低气壮，氧气的压强高于大气压，常压下该氧气的体积应大于4.0。

问题二，为使内外气压相等，只能降低量气管的液面，使两个液面重新持平（图C）。那么，量气管的读数是否仍为9.0？

答：氧气的气压已降低至大气压，体积必然有所扩大，量气管的读数大于9.0。

教学思考

化学实验装置中由于压强差造成气体或液体流动的实例很多。所谓压强差当然指的是两个压强之间的差值，但实践中多数学生不具备相应的“物理自觉”，不能自动将物理课中学过的压强理论用于化学实验现象，凭什么“检漏”、凭什么“倒吸”、凭什么“排水”，学生往往凭感觉，甚至全凭刷题获得的熟练来解题，一旦题目陌生就无从下手。毋庸讳言，不少教师对此也缺乏文化自觉，一堂标题为“实验装置中的压强差”的授课，其实基本不讨论压强和压强差，多为具体解题替代，好像所有答案都是约定俗成的，“你懂的”。

学生问不出到位的问题来，其实真正的问题是：究竟哪两个压强之间有差了，怎么去判断两者间的高低。那么，或左右、或上下、或内外，第一个着眼点应该是给装置中“两个压强”定一个界面（或称平衡点）。

也有些教师担心，如果将这堂课的教学重点放在压强差本身，会不会把化学课变成了化学物理课，从而更让学生惧怕。这就涉及“把复杂问题简约化、把抽象概念形象化”的教学基本功了。

常见的压强由液柱和液体（溶液）上方的气压叠加而成，两个压强之间的抗衡多见为“液高气短”PK“液低气壮”。“液高气短”四个字是我对本课题的简约化、形象化给出的idea。仅供参考。

（图示：张慧琴）

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