关于“喷泉实验”的设计及浓度计算

关于“喷泉实验”的设计及浓度计算

摘要：喷泉实验是高中化学实验的一个重要知识点，具有趣味性和综合性，在历年的高考中偶有出现。本文主要是讲解喷泉的实验原理和相关的考察习题。关键词：喷泉浓度计算

喷泉实验具有趣味性、效果性、探究性和综合性，是中学化学实验中的一个重要的知识点，也是历年高考试题中的热点，题型的设计屡有创新。本文就喷泉实验的形成原理和试题考查方式进行归纳分析，提升学生的思维能力。

一、探究喷泉实验的形成原理

喷泉形成的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，形成美丽的喷泉。

见带有尖嘴的导管喷出红色的喷泉。

原因分析：氨气极易溶于水，烧瓶内压强瞬

间变小，外界大气压将烧杯内的水压入烧瓶,

形成红色喷泉（氨水呈碱性，遇酚酞变红）。

（必修一实验）

二、分析喷泉实验成功的关键

①盛气体的烧瓶必须干燥，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”）；

②气体要充满烧瓶；

③烧瓶不能漏气（实验前应先检查装置的气密性）；

④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。

三、形成喷泉的组合：

①极易溶于水的气体（NH3、HCl、SO2等）与水可形成喷泉；

②酸性气体（HCl、CO2、SO2、NO2、H2S等）与NaOH溶液可形成喷泉；

③有机气体与其他物质反应也可形成喷泉。

四、阐释形成喷泉的方式

1、负压型（减小压强）：接纳喷泉的空间低于大气压，而喷起液体容器与大气相

通，通常是烧瓶内气体极易溶于水或烧瓶内的气体与溶

液反应，使烧瓶内的压强低于大气压。

2、正压型（增大压强）：接纳喷泉的空间与大气相通，而喷起液体容器压强大于

大气压。通常是容器内的液体由于受热挥发（如浓盐酸、

浓氨水、酒精等）或由于发生化学反应产生大量的气体。

例如：喷泉是一种常见的实验现象，其产生原因是存在压强差。

(1)在图甲的烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是

A．HCl和H2O B．Cl2和H2O

C．NH3和H2O D．CO2和烧碱溶液

(2)在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是____________________

A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液

C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸

(3)在图乙的锥形瓶外放一水槽，锥形瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是_______ A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸铵 D．烧碱

加入该物质能产生喷泉的原因是_____________________________________ (4) 比较图甲和图乙的两套装置，从产生喷泉的原理分析，二者的不同点是

______________________________________________________________

【解析】

（1）让烧瓶中（图甲）收集到的气体大量溶于水或让气体与接触到的溶液发生反应，引起烧瓶内的压强急剧降低，在外界大气压的作用下，烧杯中的液体迅速通过带有尖嘴的玻璃管喷入烧瓶，形成喷泉。

（2）将锥形瓶（图乙）设计成一个密闭容器，通过该密闭容器中液体的挥发或发生化学反应产生大量气体，使该密闭容器中压强迅速升高，将密闭容器中的液体压入烧瓶形成喷泉。像城市中常见的人造喷泉、喷雾器喷雾以及火山爆发的原理均是利用了这种原理。

【答案】（1）B （2）D （3）A D 浓硫酸、烧碱溶于水时，放出大量的热，温度升高，使锥形瓶内酒精挥发加快，，瓶内压强增大，从而形成喷泉。（4）图甲装置利用了减少烧瓶内压强，图乙装置利用了增大锥形瓶内压强。

五、各式各样的喷泉

1、颜色各异的喷泉

（2008年上海高考）

右图的装置中，干燥烧瓶中盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某

种溶液。挤压胶管的胶头，下列与试验事实不相符的是( ) A．CO2(NaHCO3溶液)无色喷泉

B．NH3(H2O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】CO2溶于水可发生以下反应：CO2+H2O H2CO3H++ HCO3-

由平衡移动原理可知，CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此不能形成喷泉。H2S + Cu2+= CuS ↓ + 2H+，CuS为黑色沉淀，故形成黑色喷泉。D项中的Cl-与Ag+结合生成白色沉淀AgCl。

【答案】A

2、双喷泉实验

利用如图所示的装置，可以验证NH

和HCl的

3

有关性质．实验前a、b、c活塞均关闭．

（1）若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶I中不产生“喷泉”现象，其操作方法是

___________________________________________ 。

（2）若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是

__________________________________________________ 。

（3）通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶I中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法。（4）若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是_____________________ ____________________________________________________________________。【答案】

（1）先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管（或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞）。

（2）烧瓶Ⅱ导管口处产生白烟。

（3）先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞）。片刻后，关闭a，然后打开b活塞。

（4）先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管（或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞）。片刻后，打开b活塞。

若在装有水的烧杯中滴加紫色石蕊试液，可在烧瓶I、Ⅱ中分别看到壮观的红蓝的双色喷泉。

3、有机喷泉

把充满乙烯的圆底烧瓶用带有尖嘴导管的橡皮塞塞紧，

如左图所示。

打开止水夹A，通过导管C向盛溴水的锥形瓶中鼓

入空气，把一部分溴水压入烧瓶，夹紧止水夹A。振荡

烧瓶，观察到溴水褪色，有油状物生成，使烧瓶形成负

压。反复操作几次，当喷入的溴水颜色不能完全褪去，

说明烧瓶中的乙烯已完全反应。此时，打开止水夹B，

烧杯中的水进入烧瓶形成喷泉。

原理：利用乙烯易发生加成反应，使之与Br2反应，生成油状液体，降低烧瓶内的压强而形成喷泉。CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br