高考化学总复习第4章非金属及其重要化合物微专题强化突破6喷泉实验的操作原理及拓展应用新人教版

第四章·非金属及其重要化合物
喷泉实验的操作原理及拓展应用
1．喷泉实验的原理
使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差，利成喷泉。
2．形成喷泉的类型
气体
CO2、Cl2、
NO、O2、NO2、O2
HCl
NH3 SO2、H2S NO2 (4∶3) (4∶1)
水、
NaOH 溶
2．如图所示的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管 内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的 是( ) A．CO2(NaHCO3 溶液)/无色喷泉 B．NH3(H2O 中含酚酞)/红色喷泉 C．H2S(CuSO4 溶液)/黑色喷泉 D．HCl(AgNO3 溶液)/白色喷泉
解析：选 A。CO2 在 NaHCO3 溶液中的溶解度很小，因此不能 形成喷泉；NH3 极易溶于水生成 NH3·H2O，NH3·H2O 发生 电离生成 OH－，使酚酞显红色；H2S 和 CuSO4 溶液反应生成 CuS 黑色沉淀；HCl 极易溶于水，且和 AgNO3 发生反应生成 白色沉淀。
5.如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用 烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分 析实验后烧瓶中所得溶液的浓度。(假设是在标准状 况下完成实验，且溶质不扩散) (1)若用 HCl 气体，则 c(HCl)＝________________。 (2)若用 NO2 气体，则 c(HNO3)＝______________。 (3)若用 n(NO2)∶n(O2)＝4∶1 的混合气体，则 c(HNO3)＝_____。 (4)若用 n(NO2)∶n(O2)＝2∶1 的混合气体，则 c(HNO3)＝_____。
解析：选 B。氯气易溶于有机溶剂四氯化碳，烧瓶中的气体压 强就会减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也不会和氢氧化 钠反应，所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形 成喷泉；用鼓气装置从装置③的 a 处不断鼓入空气，使锥形瓶 中液体进入烧瓶中，氨气极易溶于水，烧瓶中的气体压强就会 减小，故能形成喷泉；浓硫酸溶于水时放热，使得浓氨水受热 分解产生氨气，和氯化氢气体反应，烧瓶中的气体压强就会减 小，故能形成喷泉。
解析：选 D。本题综合考查了喷泉实验的原理，即由于气体溶 于水或某种溶液，导致烧瓶内的压强迅速减小，与外界产生足 够的压强差，从而形成喷泉，A 正确；CO2 能与 NaOH 等强碱 溶液反应，从而被吸收，也能与外界产生很大的压强差，故能 形成喷泉，B 正确；NH3 和 HCl 属于极易溶于水的气体，SO2 可以与 NaOH 溶液等反应，故均能形成喷泉，C 正确；NO2 和 N2O4 与水反应后有 NO 生成，故液体不能充满烧瓶，D 错误。
3.中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷 泉实验，来验证气体的溶解性，下列有关说法不 正确的是( ) A．用胶头滴管加入液体后，由于气体的溶解， 使瓶内压强减小，导致瓶内压强小于外界压强， 从而形成喷泉 B．选用合适的溶液，CO2 也能用于做喷泉实验 C．HCl、NH3 和 SO2 均能用该装置做喷泉实验 D．用 NO2 和 N2O4 的混合气体做喷泉实验，烧瓶中将充满稀硝 酸
4．喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状
况下的气体进行喷泉实验后物质的量浓度：
(1)HCl、NH3、NO2 气体或它们与其他不溶于水的气体混合时， 溶质的物质量浓度为221.4 mol·L－1。
(2)当是 NO2 和 O2 的混合气体且体积比为 4∶1 时，c(HNO3)＝
1 28
mol·L－1。
1．如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装 置，下列叙述不正确的是( ) A．该实验说明氨气是一种极易溶于水的气 体 B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性 C．形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压 D．用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验 解析：选 D。Cl2 在水中的溶解度小，不能形成喷泉。
吸收剂
水
水
水
水
NaOH 溶液
液
3.喷泉实验的发散装置及操作方法 以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和 采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等) 来形成喷泉。
设计说明： (1)装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于试 剂瓶中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的 NH3 溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。 (2)装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，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(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨 气溶于水，烧瓶内形成负压而产生喷泉)。
4．如图是某课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案。下 列有关操作不可能引发喷泉现象的是( )
A．挤压装置①的胶头滴管使 CCl4 全部进入烧瓶，片刻后打开 止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使 NaOH 溶液全部进入烧瓶，片刻 后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的 a 处不断鼓入空气并打开止水夹 D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
(3)装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒 精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。 (4)装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的 H2S 和 SO2，现象为有淡黄色 粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH 溶液上喷形成喷泉。 (5) 装 置 (Ⅴ) 打 开 ① 处 的 止 水 夹 并 向 烧 瓶 中 缓 慢 通 入 等 体 积 的 HCl 气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹， 观察到先有白烟产生，后产生喷泉。 (6)装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞， 则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双 喷泉。
解析：设烧瓶的容积为 V L，则气体的物质的量均为22V.4 mol。
(1)若是 HCl 气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为
V V L，c(HCl)＝22.V4 Lmol＝221.4 mol·L－1。