喷泉实验.pdf

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1、喷泉实验喷泉实验喷泉实验的基本原理是：气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够的压强差（负压），则打开活塞后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。为了解决这个问题，我们想起影响气压的几个因素。根据克拉伯龙方程：PV=nRT，推出 P=(nRT)/V(R 为常数)。要使 P 变小，可改变 n、T、V 中的一个变量。所以减小气压的方法有三种：减少气体的物质的量(n)；降低气体的温度(T)；增大气体的体积(V)。减少气体的物质的量有两种方法：物理方法与化学方法。物理方法可把气体抽走或物理溶解，化学方法可通过化学反应或化学溶解；降低气体的温度，我们可以采用冷水浇注或用湿毛巾放于瓶底

2、，也可以把装置转移入较低温的环境；而增大气体的体积，可以采取，升高温度（如，用热水浇注或热毛巾放于瓶底）或改变容器的体积的方法。对于用化学方法来减少气体的物质的量的方法又和气体的溶解度、吸收液的种类有关。气体溶解性大小会对喷泉的形成产生影响。如，易溶于水的气体、在水中溶解度不大的气体、难溶于水的气体；由于它们在水中的溶解度不一样，从而就使得压强的减少不一样，是喷泉能否产生以及喷泉大小的关键。吸收液的种类也会对喷泉的形成产生影响，不同的吸收液，与气体之间能否反应、气体在其中溶解度的大小，都决定了喷泉实验的成败。通过分析喷泉实验的原理和条件，我们总结出了喷泉实验成功的关键是：盛气体的烧瓶必须干燥，

3、否则甁中有液体，会使瓶口留下空气，形成的喷泉压力不大（喷泉”无力”）；气体要充满烧瓶；烧瓶不能漏气（实验前应先检查装置的气密性）；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。1.喷泉的计算根据充入烧瓶中液体的体积可以计算烧瓶内所盛气体的纯度或平均式量。2.喷泉的设计关键是如何使烧瓶内的气体大量地减少。制作方法:取一玻璃瓶，瓶口塞入一打孔胶塞。塞孔中插入一尖嘴玻璃管，外端套一胶管.使用方法:用注射器从瓶内抽气若干次，然后用弹簧夹夹紧胶管。将玻璃瓶倒置于水槽中。去掉弹簧夹，则见有水经胶管从玻璃管尖嘴喷出，形成喷泉.喷泉实验是一个富有探索意义的实验，在高中化学教学中具有重要的地位。实验的基本原理

4、是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉（如图1）。这类实验的要求是：装置气密性良好；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。能进行喷泉实验的物质通常有以下几组：气体（a）液体（b）液体（c）3.形成喷泉的组合(1)UTP（常温常压下），NH3、HCl、SO2、NO2 与水组合能形成喷泉。(2)酸性气体与 NaOH(aq)组合能形成喷泉，例如CO2与 NaOH，SO2与 NaOH等。(3)有机气体与有机溶剂组合也能形成喷泉。(4)O2、N2、H2 等不溶于水的气体，设计一定实验条件将其反应掉，也能形成喷泉。1.NH3水水N

5、H3溶解度为 1：7002.HCl水水HCl 溶解度为 1：5003.NO2水水3NO2+H2O=2HNO3+NO（不能充满）4.SO2水水SO2+H2O=H2SO35.CO2NaOH 溶液NaOH 溶液2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O6.SO2NaOH 溶液NaOH 溶液2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O7.Cl2NaOH 溶液NaOH 溶液2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O注意：虽然注意：虽然 NO2NO2与与 SO2SO2在水中溶解度较小，但只要滴管中的水加多即可，就是在水中溶解度较小，但只要滴管中的水加多即可，就是让相同体积的气体溶与更多水中，从而使烧瓶让相

6、同体积的气体溶与更多水中，从而使烧瓶内外形成气压差，从而形成喷泉。内外形成气压差，从而形成喷泉。喷泉实验能形象地说明某些气体极易溶于水（或特定溶液）。根据其原理进行拓展还可以探讨喷泉实验的多种应用。一、根据实验装置和条件拓展例如，2002年全国理综试题第 29题给出如图 2所示的装置，要求说明引发喷泉的方法。通过分析产生喷泉现象的原理，不难发现。只要打开止水夹，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃管内的空气，氨气与水接触后迅速溶解，使烧瓶内压强减小。就能发生喷泉。二、根据实验中出现的问题拓展例如，某同学用 HCl 气体做喷泉实验时，喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的1/3，其原因不可

7、能是（）。（A）烧瓶潮湿（B）装置气密性不好（C）水里没有加石蕊试液（D）烧瓶内未集满 HCl喷泉实验失败的原因很多，要弄清本质进行大胆假设。很明显（A）（B）（D）都能使喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的1/3，所以答案为（C）。三、根据实验中发生的现象拓展如图3所示，甲学生在烧瓶中充满O2，并在反匙燃烧匙中加入一种白色固体物质，欲做 O2的喷泉实验。实验开始，用凸透镜将日光聚焦于反匙燃烧匙中的固体，燃烧匙内出现一阵火光和白烟。等一会儿，打开橡皮管上的止水夹。看到有美丽的喷泉发生。请问他在反匙燃烧匙中加入了什么物质?综合分析上述实验中产生的现象，结合喷泉实验的原理，我们会很容易想到反匙燃烧匙中加入

8、的物质是白磷。白磷与烧瓶内的O2反应生成 P2O5固体，使烧瓶内压强减小。打开止水夹后烧杯中的水被压入烧瓶内形成喷泉。四、根据实验中的生成物拓展喷泉实验是不是只能喷液体，能不能喷出别的什么物质呢？如图4装置，实验前 a、b、c 活塞均关闭。若要在该装置中产生喷烟现象，该怎样操作？若想在该装置中产生双喷泉现象，该怎样操作？分析：挤压胶头滴管，滴管中的水溶解右瓶中的部分NH3使瓶内压强减小。打开活塞 a、b，左瓶中的 HCl 进入右瓶生成 NH4Cl 固体而产生喷烟现象。若此时打开活塞 c，则烧杯内的水会压向左右两个烧瓶，在左瓶中产生红色喷泉，在右瓶中产生蓝色喷泉。五、根据实验中的反应物拓展是不是

9、只有无机物气体才能产生喷泉现象呢？把充满乙烯的圆底烧瓶用带有尖嘴导管的橡皮塞塞紧，按图5安装好仪器。松开弹簧夹 A，通过导管 C 向盛溴水的锥形瓶中鼓入空气，使约10 mL 溴水压入烧瓶，再把弹簧夹 A 夹紧。振荡烧瓶，溴水很快褪色，有油状物生成，烧瓶内形成负压。松开弹簧夹 A，溴水自动喷入。喷入约 10 mL 溴水后，再把弹簧夹A 夹紧，振荡烧瓶，溴水又很快褪色。如此重复操作几次。当喷入的溴水颜色不能完全褪尽时，说明烧瓶中的气体已经完全反应。松开弹簧夹B，让蒸馏水喷入烧瓶也可形成喷泉。只要反应完全，液体几乎可充满整个烧瓶。六、关于生成物浓度的计算拓展例如，同温同压下两个等体积的干燥烧瓶中分别

10、充满NH3 NO2，进行喷泉实验，经充分反应后烧瓶内溶液的物质的量浓度为（）（A）（B）（C）（D）无法确定分析：设烧瓶的体积为V L，则充满 NH3后气体的物质的量为mol。发生喷泉现象后，烧瓶将充满溶有NH3的溶液，即溶液的体积为V L，所以烧瓶内溶液的物质的量浓度为 mol/L。设烧瓶的体积为 V L，则充满 NO2后气体的物质的量为mol。发生如下反应：3NO2+2H2O=2HNO3+NO，反应后生成 HNO3的物质的量为mol。由于剩余 L 气体，所以烧瓶中溶液的体积为L，因此烧瓶内溶液的物质的量浓度也为mol/L。所以答案选（C）。七、根据实验原理反向思维拓展通常的喷泉实验是设法减

11、小烧瓶内压强形成负压，使液体喷入烧瓶。能不能增大外面的压强将液体压入烧瓶呢？请看以下两个例子。如图6装置，在锥形瓶中加入足量的下列物质，能产生喷泉现象的是（）（A）碳酸钠和稀盐酸（B）氢氧化钠和稀盐酸（C）铜和稀硫酸（D）硫酸铜和氢氧化钠溶液分析：碳酸钠和盐酸反应能产生大量的CO2气体使锥形瓶内的压强增大，从而将反应混合物压入烧瓶。也能形成喷泉。所以答案选（A）。如图7装置，在锥形瓶外放一个水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入冰水后，再加入足量的下列物质，产生了喷泉，问水槽中加入的物质可以是（）（A）浓硫酸（B）食盐（C）硝酸钾（D）硫酸铜分析：浓硫酸溶于水放热，可使锥形瓶内的酒精部分气化而使锥形瓶

12、内压强增大，将酒精压入烧瓶形成喷泉。答案为（A）。因此，通过化学反应或某些物理方法使烧瓶外面的压强大于烧瓶里面的压强也能形成喷泉。以上两例的原理实际上就是人造喷泉和火山爆发的原理。八、喷泉原理的迁移拓展如图8所示，锥形瓶内盛有气体X，滴管内盛有液体Y。若挤压滴管胶头，使液体 Y 滴入锥形瓶中，振荡，过一会儿，可见小气球a 鼓胀起来。气体 X 和液体 Y 不可能是（）XYA NH3 H2OB SO2 NaOH 溶液C CO2 6mol/L H2SO4 溶液D HCl 6mol/L Na2SO4 溶液分析：当滴入的液体Y 将锥形瓶中的气体X 溶解或发生反应后，使锥形瓶中的压强减小，大气压通过导管将

13、空气压入小气球a 使它鼓胀起来。因此，不符合条件的只有（C）。这个实验虽然没有产生喷泉现象，但它的原理跟喷泉实验原理是相同的喷泉实验喷泉实验悬赏分：0-解决时间：2009-7-18 14:10同温、同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满NH3和 NO2，进行喷泉实验，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为（）A.前者大于后者B.前者小于后者C.前者等于后者D.不能确定提问者：z5z5111-书生 二级最佳答案最佳答案设烧瓶的体积为 V L，则充满NH3后气体的物质的量为(V/Vm)mol。发生喷泉现象后，烧瓶将充满溶有 NH3的溶液，即溶液的体积为V L，所以烧瓶内溶液的物质的量浓度为(1

14、/Vm)mol/L。设烧瓶的体积为 V L，则充满 NO2后气体的物质的量为(V/Vm)mol。发生如下反应：3NO2+2H2O=2HNO3+NO，反应后生成 HNO3的物质的量为(2/3)/(V/Vm)mol。由于剩余V/3L 气体，所以烧瓶中溶液的体积为2V/3L，因此烧瓶内溶液的物质的量浓度也为(1/Vm)mol/L。所以答案选 C应该选择 C.量浓度=物质的量/体积NH3极容易溶于水,那么它会充满烧瓶,设烧瓶体积是 V,c=(V/22.4)/V=1/22.43NO2+H2O=2HNO3+NO我们知道 NO 在没有氧气的情况下极难溶于水,那么知道:NO 占了烧瓶的1/3,也就是液体体积是

15、2V/3而它的溶质与气体的比例也是2:3,那么知道 c=(2V/3)/22.4/(2V/3)=1/22.4答案是 C，设前者有1单位物质的量（NH3），1单位的溶液体积，则浓度为1；则后者有2/3单位物质的量（HNO3），2/3单位的溶液体积，则浓度为1；两者相等喷泉实验？！喷泉实验？！悬赏分：15-解决时间：2007-2-24 15:58向体积为1L 的干燥烧瓶中用排空气法冲入氯化氢气体，测得烧瓶内气体密度是相同条件下氧气密度的1.082倍，用此烧瓶作喷泉实验，问实验结束后进入烧瓶中液体的体积是多少？我们还没有学什么喷泉实验呢！不知作业上怎么就出现了这么一道题！麻烦大家先给我简介一下这个实验

16、，在告知这道题的详细过程及思路，谢谢大家了！提问者：cindy_li90-举人 四级最佳答案最佳答案此瓶内气体密度是相同条件下氧气密度的1.082倍可以求出该瓶内气体的相对质量为 M=32*1.082=34.624(32为氧气的相对质量)HCl 的相对质量为36.5空气的相对质量为29设有 HCl 的百分比为 x36.5x+29(1-x)=34.624x 75%HCl 易溶于水1L*75%=0.75L实验结束后进入烧瓶中液体的体积是0.75L全面解析喷泉实验的原理及其应用全面解析喷泉实验的原理及其应用甘肃省清水县一中 李耀军喷泉实验在高中化学教学中具有相当重要的地位。其实验的要求是：装置气密性

17、良好；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。喷泉实验的物理推导原理如下：如右图1所示，在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口，立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯里(水里事先加入少量的酚酞试液),如图安装好装置。打开橡皮管的滴头,使少量水进入烧瓶,氨气溶于水使瓶内压强迅速下降,当瓶内压强下降到一定程度时,外界大气压就将烧杯内的水压入烧瓶,形成喷泉。假设烧瓶的容积为250 mL,玻璃管长35 cm,胶头滴管中可挤出0.5 m

18、L 水,那么气体在水中的溶解度多大时才能形成喷泉呢?要使水通过玻璃管喷入烧瓶形成喷泉,瓶内外压强差必须超过一个特定的值。设大气压为P0,35 cm 水柱产生的压强为 P1,形成喷泉时烧瓶内压强为P,要使水柱喷入瓶内,要求 PP0-P1.一个标准大气压相当于10.34 m 水柱产生的压强,则 PP0-P1=10.34 m 水柱-0.35 m水柱=9.99 m 水柱。根据波意尔定律,当压强由10.34 m 水柱变为9.99 m 水柱时,气体的体积由250 mL 变为V,=,V=241.5 mL,即烧瓶内气体体积至少减少250 mL-241.5 mL=8.5 mL.故当滴管内0.5 mL 水挤入烧瓶

19、后如能溶解8.5 mL 1标准大气压的气体,即1 mL 水溶解多于17 mL 气体时,就能形成喷泉。NH3、HBr、HCl、HI、SO2、NO2等气体的溶解度均大于17,在水中都能形成喷泉。CO2、H2S、Cl2等气体在水中不能形成喷泉,但在 NaOH溶液中可以形成喷泉。根据其原理进行拓展还可以探讨喷泉实验的多种应用。一、根据实验装置进行的条件拓展例1、制取氨气并完成喷泉实验(图2中夹持装置均已略去)。(1)写出实验室制取氨气的化学方程式:_。(2)收集氨气应使用_法，要得到干燥的氨气可选用_做干燥剂。(3)用图(a)所示的装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发上述喷泉的操作是_。该实

20、验的原理是_。(4)如果只提供如图(b)的装置，请说明引发喷泉的方法。答：_。解析：因做喷泉实验的两个关键是：使气体与溶剂接触。是使烧瓶内气体压强迅速减小造成内外压差比较大即可发生喷泉现象。根据这两点可回答第两问的问题。答案：(1)2NH4Cl+Ca(OH)2(2)向下排空气 碱石灰(3)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。氨气极易溶解于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。(4)方法一、打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉；方法二、烧瓶上覆盖冷毛巾或淋洒冷水，使烧瓶内温度降低，压强减小，从而引发喷泉；方法三、在烧瓶上涂抹无水乙醇，由于乙醇

21、挥发带走热量使烧瓶内温度降低，压强减小，引发喷泉。二、根据实验中出现的现象进行的问题拓展二、根据实验中出现的现象进行的问题拓展例2、某同学用 HCl 气体做喷泉实验时，喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的1/3，其原因不可能是（）。（A）烧瓶潮湿（B）装置气密性不好（C）水里没有加石蕊试液（D）烧瓶内未集满 HCl解析：喷泉实验失败的原因很多，要弄清本质进行大胆假设。很明显（A）（B）（D）都能使喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的1/3，所以答案为（C）。三、根据实验中发生的现象进行的操作拓展三、根据实验中发生的现象进行的操作拓展例3、如图3所示，甲学生在烧瓶中充满O2，并在反匙燃烧匙中加入一种白色固体物质

22、，欲做 O2的喷泉实验。实验开始，用凸透镜将日光聚焦于反匙燃烧匙中的固体，燃烧匙内出现一阵2NH3+CaCl2+2H2O火光和白烟。等一会儿，打开橡皮管上的止水夹。看到有美丽的喷泉发生。请问他在反匙燃烧匙中加入了什么物质?解析：综合分析上述实验中产生的现象，结合喷泉实验的原理，我们会很容易想到反匙燃烧匙中加入的物质是白磷。白磷与烧瓶内的O2反应生成 P2O5固体，使烧瓶内压强减小。打开止水夹后烧杯中的水被压入烧瓶内形成喷泉。四、根据实验中的生成物进行的原理拓展四、根据实验中的生成物进行的原理拓展例4、如图4装置，实验前a、b、c 活塞均关闭。若要在该装置中产生喷烟现象，该怎样操作？若想在该装置

23、中产生双喷泉现象，该怎样操作？解析：挤压胶头滴管，滴管中的水溶解右瓶中的部分NH3使瓶内压强减小。打开活塞a、b，左瓶中的 HCl 进入右瓶生成 NH4Cl 固体而产生喷烟现象。若此时打开活塞c，则烧杯内的水会压向左右两个烧瓶，在左瓶中产生红色喷泉，在右瓶中产生蓝色喷泉。五、根据实验中的反应物进行的操作拓展五、根据实验中的反应物进行的操作拓展例5、把充满乙烯的圆底烧瓶用带有尖嘴导管的橡皮塞塞紧，按图5安装好仪器。怎样操作会引发喷泉？解析：松开弹簧夹 A，通过导管 C 向盛溴水的锥形瓶中鼓入空气，使约10 mL 溴水压入烧瓶，再把弹簧夹 A 夹紧。振荡烧瓶，溴水很快褪色，有油状物生成，烧瓶内形成

24、负压。松开弹簧夹A，溴水自动喷入。喷入约10 mL溴水后，再把弹簧夹 A 夹紧，振荡烧瓶，溴水又很快褪色。如此重复操作几次。当喷入的溴水颜色不能完全褪尽时，说明烧瓶中的气体已经完全反应。松开弹簧夹 B，让蒸馏水喷入烧瓶也可形成喷泉。只要反应完全，液体几乎可充满整个烧瓶。六、根据生成物浓度进行的计算拓展六、根据生成物浓度进行的计算拓展例6、标准状况下两个等体积的干燥烧瓶中分别充满NH3NO2，进行喷泉实验，经充分反应后烧瓶内溶液的物质的量浓度为（）。（A）（B）（C）（D）无法确定解析：设烧瓶的体积为VL，则充满 NH3后气体的物质的量为mol。发生喷泉现象后，烧瓶将充满溶有NH3的溶液，即溶液

25、的体积为VL，所以烧瓶内溶液的物质的量浓度为mol/L。设烧瓶的体积为 VL，则充满 NO2后气体的物质的量为mol。发生如下反应：3NO2+2H2O=2HNO3+NO，反应后生成 HNO3的物质的量为mol。由于剩余V L NO 气体，所以烧瓶中溶液的体积为选（C）。V L，因此烧瓶内溶液的物质的量浓度也为mol/L。所以答案七、根据实验原理进行反向思维拓展七、根据实验原理进行反向思维拓展例7、如图6装置，在锥形瓶中加入足量的下列物质，能产生喷泉现象的是（）（A）碳酸钠和稀盐酸（B）氢氧化钠和稀盐酸（C）铜和稀硫酸（D）硫酸铜和氢氧化钠溶液解析：碳酸钠和盐酸反应能产生大量的CO2气体使锥形瓶

26、内的压强增大，从而将反应混合物压入烧瓶。也能形成喷泉。所以答案选（A）。如图7装置，在锥形瓶外放一个水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入冰水后，再加入足量的下列物质，产生了喷泉，问水槽中加入的物质可以是（）。（A）浓硫酸（B）食盐（C）硝酸钾（D）硫酸铜解析：浓硫酸溶于水放热，可使锥形瓶内的酒精部分气化而使锥形瓶内压强增大，将酒精压入烧瓶形成喷泉。答案为（A）。八、根据喷泉原理进行的迁移拓展例8、如图8所示，锥形瓶内盛有气体X，滴管内盛有液体Y。若挤压滴管胶头，使液体Y 滴入锥形瓶中，振荡，过一会儿，可见小气球a 鼓胀起来。气体 X 和液体 Y 不可能是（）。（A）NH3H2O（B）SO2 NaOH 溶液（C）CO2 6 mol/L H2SO4溶液（D）HCl 6 mol/L Na2SO4溶液解析：当滴入的液体 Y 将锥形瓶中的气体 X 溶解或发生反应后，使锥形瓶中的压强减小，大气压通过导管将空气压入小气球a 使它鼓胀起来。因此，不符合条件的只有（C）。这个实验虽然没有产生喷泉现象，但它的原理跟喷泉实验原理是相同的。课本上一个简单的演示实验，可以演变出这么多的拓展问题，说明了化学学科的博大精深，同时也说明了发散思维的重要性。只要我们勤于思考，善于总结，就能做到举一反三。