噴泉實(shí)驗(yàn)原理及其應(yīng)用拓展

1、噴泉實(shí)驗(yàn)原理及其應(yīng)用整理：佚名    文章來源：本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù)： 718    更新時(shí)間：2006-5-21湖北省興山縣第一中學(xué) 秦洪強(qiáng)噴泉實(shí)驗(yàn)是一個(gè)富有探索意義的實(shí)驗(yàn)，在高中化學(xué)教學(xué)中具有重要的地位。實(shí)驗(yàn)的基本原理是使燒瓶內(nèi)外在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內(nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉（如圖1）。這類實(shí)驗(yàn)的要求是：裝置氣密性良好；所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應(yīng)。能進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)通常有以下幾組：氣體（a）液體（b）液

2、體（c）實(shí)驗(yàn)原理NH3水水NH3溶解度為1：700HCl水水HCl溶解度為1：500CO2NaOH溶液NaOH溶液2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OSO2NaOH溶液NaOH溶液2NaOH+SO2=Na2SO3+H2OCl2NaOH溶液NaOH溶液2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2ONO2水水3NO2+H2O=2HNO3+NO（不能充滿）噴泉實(shí)驗(yàn)?zāi)苄蜗蟮卣f明某些氣體極易溶于水（或特定溶液）。根據(jù)其原理進(jìn)行拓展還可以探討噴泉實(shí)驗(yàn)的多種應(yīng)用。一、根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置和條件拓展例如，2002年全國理綜試題第29題給出如圖2所示的裝置，要求說明引發(fā)噴泉的方法。通過分析產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象的原理，不難

3、發(fā)現(xiàn)。只要打開止水夾，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃管內(nèi)的空氣，氨氣與水接觸后迅速溶解，使燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小。就能發(fā)生噴泉。二、根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題拓展例如，某同學(xué)用HCl氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)，噴入燒瓶內(nèi)的水不足燒瓶容積的1/3，其原因不可能是（ ）。（A）燒瓶潮濕 （B）裝置氣密性不好  （C）水里沒有加石蕊試液 （D）燒瓶內(nèi)未集滿HCl 噴泉實(shí)驗(yàn)失敗的原因很多，要弄清本質(zhì)進(jìn)行大膽假設(shè)。很明顯（A）（B）（D）都能使噴入燒瓶內(nèi)的水不足燒瓶容積的1/3，所以答案為（C）。三、根據(jù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象拓展如圖3所示，甲學(xué)生在燒瓶中充滿O2，并在反匙燃燒匙中加入一種白色固體物質(zhì)

4、，欲做O2的噴泉實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始，用凸透鏡將日光聚焦于反匙燃燒匙中的固體，燃燒匙內(nèi)出現(xiàn)一陣火光和白煙。等一會(huì)兒，打開橡皮管上的止水夾?？吹接忻利惖膰娙l(fā)生。請(qǐng)問他在反匙燃燒匙中加入了什么物質(zhì)?綜合分析上述實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象，結(jié)合噴泉實(shí)驗(yàn)的原理，我們會(huì)很容易想到反匙燃燒匙中加入的物質(zhì)是白磷。白磷與燒瓶內(nèi)的O2反應(yīng)生成P2O5固體，使燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小。打開止水夾后燒杯中的水被壓入燒瓶內(nèi)形成噴泉。四、根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的生成物拓展噴泉實(shí)驗(yàn)是不是只能噴液體，能不能噴出別的什么物質(zhì)呢？如圖4裝置，實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。若要在該裝置中產(chǎn)生噴煙現(xiàn)象，該怎樣操作？若想在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象，該怎樣操作？分析：擠壓膠

5、頭滴管，滴管中的水溶解右瓶中的部分NH3使瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小。打開活塞a、b，左瓶中的HCl進(jìn)入右瓶生成NH4Cl固體而產(chǎn)生噴煙現(xiàn)象。若此時(shí)打開活塞c，則燒杯內(nèi)的水會(huì)壓向左右兩個(gè)燒瓶，在左瓶中產(chǎn)生紅色噴泉，在右瓶中產(chǎn)生藍(lán)色噴泉。五、根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)物拓展是不是只有無機(jī)物氣體才能產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象呢？把充滿乙烯的圓底燒瓶用帶有尖嘴導(dǎo)管的橡皮塞塞緊，按圖5安裝好儀器。松開彈簧夾A，通過導(dǎo)管C向盛溴水的錐形瓶中鼓入空氣，使約10 mL溴水壓入燒瓶，再把彈簧夾A夾緊。振蕩燒瓶，溴水很快褪色，有油狀物生成，燒瓶內(nèi)形成負(fù)壓。松開彈簧夾A，溴水自動(dòng)噴入。噴入約10 mL溴水后，再把彈簧夾A夾緊，振蕩燒瓶，溴水又很快褪色

6、。如此重復(fù)操作幾次。當(dāng)噴入的溴水顏色不能完全褪盡時(shí)，說明燒瓶中的氣體已經(jīng)完全反應(yīng)。松開彈簧夾B，讓蒸餾水噴入燒瓶也可形成噴泉。只要反應(yīng)完全，液體幾乎可充滿整個(gè)燒瓶。六、關(guān)于生成物濃度的計(jì)算拓展例如，同溫同壓下兩個(gè)等體積的干燥燒瓶中分別 充滿NH3 NO2，進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，經(jīng)充分反應(yīng)后燒瓶內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為 （ ）（A）  （B）  （C）  （D）無法確定分析：設(shè)燒瓶的體積為V L，則充滿NH3后氣體的物質(zhì)的量為mol。發(fā)生噴泉現(xiàn)象后，燒瓶將充滿溶有NH3的溶液，即溶液的體積為V L，所以燒瓶內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為mol/L。設(shè)燒瓶的體積為V L，則充滿NO2后

7、氣體的物質(zhì)的量為 mol。發(fā)生如下反應(yīng)：3NO2+2H2O=2HNO3+NO，反應(yīng)后生成HNO3的物質(zhì)的量為 mol。由于剩余L氣體，所以燒瓶中溶液的體積為L，因此燒瓶內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度也為mol/L。所以答案選（C）。七、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理反向思維拓展通常的噴泉實(shí)驗(yàn)是設(shè)法減小燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)形成負(fù)壓，使液體噴入燒瓶。能不能增大外面的壓強(qiáng)將液體壓入燒瓶呢？請(qǐng)看以下兩個(gè)例子。如圖6裝置，在錐形瓶中加入足量的下列物質(zhì)，能產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象的是（ ）（A）碳酸鈉和稀鹽酸   （B）氫氧化鈉和稀鹽酸（C）銅和稀硫酸       （D）硫酸

8、銅和氫氧化鈉溶液分析：碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生大量的CO2氣體使錐形瓶內(nèi)的壓強(qiáng)增大，從而將反應(yīng)混合物壓入燒瓶。也能形成噴泉。所以答案選（A）。如圖7裝置，在錐形瓶外放一個(gè)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質(zhì)，產(chǎn)生了噴泉，問水槽中加入的物質(zhì)可以是（   ）（A）濃硫酸 （B）食鹽 （C）硝酸鉀 （D）硫酸銅分析：濃硫酸溶于水放熱，可使錐形瓶內(nèi)的酒精部分氣化而使錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，將酒精壓入燒瓶形成噴泉。答案為（A）。因此，通過化學(xué)反應(yīng)或某些物理方法使燒瓶外面的壓強(qiáng)大于燒瓶里面的壓強(qiáng)也能形成噴泉。以上兩例的原理實(shí)際上就是人造噴泉和火山爆發(fā)的原理。八、噴泉原理的遷移拓展如圖8所示，錐形瓶內(nèi)盛有氣體X，滴管內(nèi)盛有液體Y。若擠壓滴管膠頭，使液體Y滴入錐形瓶中，振蕩，過一會(huì)兒，可見小氣球a鼓脹起來。氣體X和液體Y不可能是（ ）XYANH3H2OBSO2NaOH溶液CCO26mol/L H2SO4溶液DHCl6mol/L Na2SO4溶液分析：當(dāng)?shù)稳氲囊后wY將錐形瓶中的氣體X溶解或發(fā)生反應(yīng)后，使錐形瓶中的壓強(qiáng)減小，大氣壓通過導(dǎo)管將空氣壓入小氣球a使它鼓脹起來。因此，不符合條件的只有（C）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然沒有產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象，但它的