浅析“倒吸”现象在化学实验中的防止与应用

谭琼念

(广东省江门市新会第一中学 529100)

化学实验中，“倒吸”现象常常会引起实验仪器炸裂，试剂污染等不良影响，因此，了解“倒吸”现象的原理、常见情况并加以防范，是中学生应掌握的化学实验基本技能.同时，还可应用“倒吸”的原理，对实验操作与实验设计进行创新研究.

一、“倒吸”现象的原理

化学实验中的“倒吸”，是与外界大气压相同的密闭容器中的气体，因溶解、受反应或温度改变等原因，造成装置内气压减小，致外界大气压将气体或液体等压入压强小的容器的过程.这是一种自发的平衡压强现象.

二、“倒吸”现象常见类型及防止方法

1. 气体倒吸及防止

如用氢气还原氧化铜的实验，若反应结束即停止通入氢气，会引起装置内气压降低，空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气.故应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才能停止通氢气，以避免空气倒吸.

2. 火倒吸及防止

点燃可燃性气体(如氢气、甲烷、乙烯等)时，如果发生装置产生的气体量减少，有可能导致火焰随气体倒吸造成危险.

防止火倒吸可用以下两种方法：

(1)金属丝阻断火倒吸(如图1所示)

(2)水阻断火倒吸(如图2所示)

当火倒吸到温度较低的金属丝或水处，金属或水带走一定的热量，使火熄灭.

3.液体倒吸及防止

加热法制取并用排液法收集气体(如氧气、氯气、乙烯等)，或用溶液吸收溶解度较大的气体(如氯化氢、溴化氢、碘化氢、氨气)，都易引起液体的倒吸.可在实验操作上或加装一定的实验装置来防止.

(1)先拔导管防倒吸

加热法制取并用排液法收集气体，在实验结束时，需先把导气管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸.

(2)倒扣漏斗防倒吸(如图3所示)

该装置可以增大气体与水的接触面积，有利于水对气体的吸收.当易溶性气体被水吸收时，导管内压强减少，水上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的水受自身重力的作用又流回烧瓶内，从而防止水的倒吸.

(3)干燥管防倒吸(如图4所示)

当易溶于水的气体由干燥管末端进入水被吸收后，导气管内压强减少，使水倒吸进入干燥管，当水本身质量大于干燥管内外压强差，水受自身重量的作用又流回烧杯内，从而防止水的倒吸.

(4)平衡压强防倒吸(如图5所示)

在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置，起自动调节系统内外压强差的作用，防止溶液的倒吸.

(5)安全瓶防倒吸(如图6所示)

当水发生倒吸时，倒吸进来的水被预先设置的蓄液装置贮存起来，以防止水进入受热仪器或反应容器.

(6)气体隔断防倒吸(如图7所示)

如：氯化氢气体从长导管进入，由于密度大于空气，氯化氢气体从插入水中的导管溶入水中，圆底烧瓶上方有空气储存，避免了液体倒吸.

三、“倒吸”原理的应用

1.检验气密性

(1)利用液体倒吸检验气密性(如图8所示)

将导管一端浸入水中，用双手捂住烧瓶，借手的热量使容器内的空气膨胀，容器内的空气则从导管口形成气泡冒出，把手拿开，过一会，水沿着导管上升形成一小段水柱，说明装置不漏气.

(2)利用气体倒吸检验气密性

如要检验注射器的气密性，向外轻轻拉动注射器活塞，若浸没在水中的玻璃管口处有气泡冒出，说明装置的气密性良好.

2.液体药品的取用

用胶头滴管移取少量液体，用洗耳球和移液管精确量取一定量液体等，是最常见的倒吸原理的应用.

3.喷泉实验

容器中气体易溶解于水，少量水进入容器后能溶解大量气体，容器内气体物质的量减少，容器内压强减小，容器内外产生较大的压强差，形成喷泉.

4.反应设计

(1)气体倒吸(如图9所示)

在证明二氧化碳和氢氧化钠可以反应的实验设计中，如图9所示，将滴管内的氢氧化钠溶液滴入广口瓶中，轻轻摇荡，二氧化碳气体减少，气压减小，一会可见小气球鼓涨.这就是对“倒吸”的原理的运用.

(2)液体倒吸

同样是证明二氧化碳和氢氧化钠可以反应的实验设计，也可以设计成液体倒吸.如图10所示.将滴管内的氢氧化钠溶液滴入锥形瓶中，轻轻摇荡，二氧化碳气体减少，气压减小，烧杯中的水就被倒吸到广口瓶中.

同理浓硫酸溶于水放热，氢氧化钡晶体与氯化铵反应吸热的验证，制备Fe(OH)2要长时间看到白色絮状沉淀的实验设计，也可以设计类似的引起液体或气体倒吸的装置.

关于“倒吸”现象的考查在近年的高考题中屡屡出现，这是一个能发展与提升高中学生化学学科素养的研究内容，值得师生予以重视与探究.