高考化学一轮复习第四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学案新人教版

6 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，利用大气压将烧杯中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。

2．形成喷泉的类型以教材中的装置(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NH 3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)。

(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H 2S 和SO 2，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。

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122.4 mol·L－1。

(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝128mol·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。

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。

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。

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。

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NO 2气体，则c (HNO 3)＝________________。

(3)若用n (NO 2)∶n (O 2)＝4∶1的混合气体，则 c (HNO 3)＝________________。

(4)若用n (NO 2)∶n (O 2)＝2∶1的混合气体，则 c (HNO 3)＝________________。

解析：设烧瓶的容积为V L ，则气体的物质的量均为V 22.4 mol 。

(1)若是HCl 气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L ，c (HCl)＝V 22.4 mol V L＝122.4mol·L －1。

(2)若为NO 2，喷泉后，溶质为HNO 3，3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NOV 22.4 mol 23×V 22.4mol 则喷泉后溶液的体积为23V L ， c (HNO 3)＝23×V 22.4 mol 23V L ＝122.4 mol·L －1。

(3)若为n (NO 2)∶n (O 2)＝4∶1的混合气体， n (NO 2)＝45×V 22.4 mol ， 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 345×V 22.4 mol 45×V 22.4mol喷泉后，溶质为HNO 3，溶液充满烧瓶，则c (HNO 3)＝45×V 22.4 mol V L ＝45×122.4mol·L －1＝128mol·L －1。

(4)若为n (NO 2)∶n (O 2)＝2∶1，则反应剩余16的氧气，溶液充至烧瓶的56，溶质为HNO 3，计算方法同(3)，c (HNO 3)＝128mol·L －1。

答案：(1)122.4 mol·L －1 (2)122.4mol·L －1 (3)128 mol·L －1 (4)128mol·L －1一、选择题1．四支试管中分别充满NO 、SO 2、NO 2、Cl 2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示。

其中原试管充满NO 2的是()解析：选B 。

根据3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，剩余气体是反应前的13，对应B 项；NO 难溶于水，对应D 项；SO 2在水中的溶解度为1体积水溶解40体积SO 2，对应A 项；Cl 2对应C 项。

2．如图所示：烧瓶中充满了干燥气体a ，将滴管中的液体b 挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f ，烧杯中的液体c 呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶，则a 和c 分别是( )223B 项，CO 2不能溶于盐酸，不能形成喷泉；C 项，Cl 2不溶于饱和NaCl 溶液，不能形成喷泉。

3．如图所示，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 滴入瓶中，振荡，一会儿可见小气球a 鼓起。

气体X 和液体Y 不可能是( )A．X是HCl，Y是饱和食盐水B．X是CO2，Y是稀硫酸C．X是SO2，Y是NaOH溶液D．X是NH3，Y是NaNO3溶液解析：选B。

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，使它鼓起来。

CO2不溶于稀硫酸也不与其反应，所以不可能是B项，其他选项均可使小气球a鼓起。

二、非选择题4．NH3及铵盐都是重要的化工原料。

(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为________。

A B C D E F G H(2)按如图装置进行NH3性质实验。

①先打开旋塞1，B瓶中的现象是_______________，原因是______________，稳定后，关闭旋塞1。

②再打开旋塞2，B瓶中的现象是_____________________________________。

解析：(1)制备氨气时，加热固体的试管口应略向下倾斜，所以制备装置应选取装置A；氨气的密度比空气的小，因此应用向下排空气法收集，所以收集装置应选取装置C；氨气极易溶于水，应防止发生倒吸，因此尾气处理装置应选取装置G。

(2)A瓶的压强大于B瓶，因此当打开旋塞1时，A瓶中的氯化氢进入B瓶中，与氨气反应生成氯化铵，可以看到B瓶中有白烟生成。

由于氯化氢和氨气反应导致B瓶中的压强降低，且B瓶中的氯化氢相对过量，因此当打开旋塞2时，石蕊水溶液会被倒吸入B瓶中，遇氯化氢溶液变红色。

答案：(1)A、C、G(2)①有白烟生成A瓶中的氯化氢移动到B瓶中，与B瓶中的氨气反应生成氯化铵，能看到白烟②石蕊水溶液进入B瓶中，溶液的颜色变红5．喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。

(1)制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。

①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是____________________________。

该实验的原理是__________________________________。

②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法：________________________。

(2)利用图3装置，在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3锥形瓶中加入酒精，瓶外放一水槽，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．硝酸钾D．硫酸铜(4)从产生喷泉的原理分析，图 1、2是________上部烧瓶内的压强，图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。