高中化學(xué)重要考點(diǎn)-噴泉實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)重要考點(diǎn)一一噴泉實(shí)驗(yàn)

噴泉實(shí)驗(yàn)具有趣味性、效果性、探究性和綜合性，是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一

個重要的知識點(diǎn)，也是歷年高考試題中的熱點(diǎn)，題型的設(shè)計屢有創(chuàng)新。本

文就噴泉實(shí)驗(yàn)的形成原理和試題考查方式進(jìn)行歸納分析。

一、探究噴泉實(shí)驗(yàn)的形成原理

掌握“噴泉實(shí)驗(yàn)”形成原理，需要搞清楚：是否只有水

溶性很大的氣體才能做噴泉實(shí)驗(yàn)？多大溶解度的氣體才

能做好噴泉實(shí)驗(yàn)？

(一)氨氣溶于水的噴泉實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)原理

使燒瓶內(nèi)外在短時間內(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。

2、實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)組裝裝置

(2)收集一瓶氨氣

(3)擠壓膠頭滴管，使滴管中的部分水進(jìn)入燒瓶內(nèi)

(4)放開夾子

3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

燒杯中的水順著導(dǎo)管被壓出，從導(dǎo)管中噴出時，形成紅

色噴泉。實(shí)驗(yàn)分析：膠頭滴管中的部分水進(jìn)入燒瓶中，

使圓底燒瓶中的氨氣溶于水(造成燒瓶內(nèi)氨氣的密度降

低)從而引起壓強(qiáng)減小，所以燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)和外壓強(qiáng)出

現(xiàn)壓強(qiáng)差，壓強(qiáng)差把水從導(dǎo)管中壓上來，原本已滴有酚

酉太試液的水在噴出時遇氨氣反應(yīng)

(NH3+H2O=NH3-H2O)生成堿性溶液，所以呈紅

色。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

綜上所觀，形成噴泉的著重點(diǎn)在于氣體在溶液中的溶解

性，氣體在溶液中溶解性的強(qiáng)弱決定著壓強(qiáng)差的大小，

而壓強(qiáng)差則直接影響著實(shí)驗(yàn)的成敗。因此，用于實(shí)驗(yàn)的

氣體應(yīng)在該用于實(shí)驗(yàn)的溶液中有較強(qiáng)的溶解。

(二)改變壓強(qiáng)差的兩種方法

1、減小容器內(nèi)壓強(qiáng)

(1)容器內(nèi)氣體極易溶于水，像氨氣、氯化氫；

(2)容器內(nèi)氣體極易與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被吸

收，如82與NaOH。

2、增大容器內(nèi)壓強(qiáng)

(1)容器內(nèi)液體由于受熱揮發(fā)(如濃鹽酸、濃氨水、酒精

等)；

(2)由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生大量氣體，壓強(qiáng)增大，形

成噴泉！

例如噴霧器、人造噴泉等就利用了此種方法。

"噴泉現(xiàn)象與化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的倒吸現(xiàn)象實(shí)質(zhì)是相同的，即噴

泉的形成相當(dāng)于倒吸的發(fā)生，噴泉的失敗相當(dāng)于倒吸的

避免。"

(三)形成噴泉的組合：

(1)常溫常壓下)，NH3、HCLSO2、N02與水組合能

形成噴泉。

(2)酸性氣體與NaOH(aq)組合能形成噴泉，例如C02

與NaOH,SO2與NaOH等。

(3)有機(jī)氣體與有機(jī)溶劑組合也能形成噴泉。

例題1、在下圖裝置中，燒瓶中充滿干燥氣體a,將滴

管中的液體b擠入燒瓶內(nèi)，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈

簧夾f,燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿

燒瓶。則a和b分別是()

解析：A項(xiàng)燒杯中的液體能上升至2/3處，不能充滿整

個燒瓶；B項(xiàng)的二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)，

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,能夠形成足夠的壓強(qiáng)

差，使液體充滿整個燒瓶，正確；C項(xiàng)不行，因?yàn)镃I2

在飽和食鹽水中的溶解度很小，幾乎不溶，不能形成足

夠的壓強(qiáng)差；D項(xiàng)頁可行，原理同B項(xiàng)，正確。

答案：B、D

例題2、在做氯化氫的噴泉實(shí)驗(yàn)時，假設(shè)實(shí)驗(yàn)時所用的

燒瓶容積為250mL,玻璃管長為35cm,膠頭滴管內(nèi)能擠

出約為0.5mL的水，則在0.5mL水中要溶解多少體積的

氣體，水才能從尖嘴導(dǎo)管中噴出呢？（假設(shè)大氣壓強(qiáng)為

一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）

解析：要使水通過玻璃管噴入燒瓶形成噴泉，瓶內(nèi)外壓

強(qiáng)差必須超過一個特定的值，我們研究玻璃管中的一段

水柱，這段水柱受到瓶內(nèi)氣體壓力pS、重力mg及向

上的大氣形成的壓力poS0要使水柱噴入瓶內(nèi)，要求：

poS>pS+mg0式中po=pgh,要以水柱計算,一個

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于10.34m水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。題中給出

h為0.35m。從而算出燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)要求小于9.99m水

柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),減少的壓強(qiáng)要求大于0.35m水柱產(chǎn)生的

壓強(qiáng)。根據(jù)氣態(tài)方程（pV=nRT）可以求出，壓強(qiáng)為

0.35m水柱高、體積為250mL的氣體，當(dāng)壓強(qiáng)改變?yōu)?/p>

1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（即10.34m水柱形成的壓強(qiáng)）的體積

V的大小為8.50mL。

因而，當(dāng)?shù)喂軆?nèi)0.5mL的水?dāng)D壓入燒瓶后，如能溶

解1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下8.50mL的以上的氨氣，即有噴泉

現(xiàn)象發(fā)生。故要求氣體的溶解度大于17（8.50/0.5）。

拓展：由本題給出的燒瓶數(shù)據(jù)不難得到除氨氣外，

HBnHCLSO2等氣體的溶解度均大于17,均能形成

美麗的噴泉。

二、噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)犍

①盛氣體的燒瓶必須干燥，否則瓶中有液體，會使瓶口

留下空氣，形成的噴泉壓力不大（噴泉"無力"）；②氣

體要充滿燒瓶；

③燒瓶不能漏氣（實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性）；

④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反

應(yīng)。

例題、（1）判斷下列幾種氣體（括號內(nèi)為溶劑或反應(yīng)物溶

液），按如圖裝置加入，能看到噴泉現(xiàn)象的是（）

A、HC1（比0）B、C02（H20）C、SO2（NaOH溶液）D、NH3

（汽油）

（2）（1）題中能形成噴泉的原因是

（3）某學(xué)生試圖用氨氣和水去做噴泉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果實(shí)驗(yàn)失

敗，試分析實(shí)驗(yàn)失敗可能的原因。

解析：

（1）此題起點(diǎn)低，從課本知識點(diǎn)入手須深入理解噴泉實(shí)驗(yàn)

的原理,再進(jìn)行類比遷移。具體思路為：HCI和NH3極

易溶于水形成噴泉，再把概念外延，氣體極易溶于某一

溶劑或溶液便形成噴泉，選A、Co

(2)形成噴泉要知其所以然，該小題的能力要求顯然高于

(1)小題。氣體極易溶解(如有少量水進(jìn)入后能溶解

大量氣體)。導(dǎo)管容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)壓

強(qiáng)減小，容器內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強(qiáng)差，從而形成噴泉。

(3)實(shí)驗(yàn)失敗原因的分析則需要學(xué)生大膽假設(shè),在理解基

礎(chǔ)上需進(jìn)行創(chuàng)新。其實(shí)驗(yàn)失敗可能的原因有：制備氨氣

時燒瓶潮濕；裝置漏氣；滴入燒瓶里的水太少，導(dǎo)管又

偏長；或氨氣中混入了空氣等。

答案：(1)AC

(2)氣體極易溶解，導(dǎo)致容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，致使容器

內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強(qiáng)差，從而形成噴泉

(3)制備氨氣時燒瓶潮濕；裝置漏氣；滴入燒瓶里的

水太少，導(dǎo)管又偏長；氨氣中混入了空氣等。

三、形成噴泉的方式

1、用"增大壓強(qiáng)”的方式形成噴泉

當(dāng)液柱兩端受到氣體的壓強(qiáng)處于平衡狀態(tài)時，不會形成

噴泉。但當(dāng)增大液體進(jìn)入口端氣體的壓強(qiáng)時，可以破壞

液柱的平衡，使液柱發(fā)生運(yùn)動而形成噴泉。在體積一定

的情況下，要增大氣體壓強(qiáng)，可以采用升溫的方法或增

加氣體的分子數(shù)方法。升溫可以用熱水澆注或用手或熱

毛巾等將燒瓶捂熱(物理方法)，也可以用放熱反應(yīng)放熱升

溫(化學(xué)方法)；增加氣體的分子數(shù)可以用打氣機(jī)打入

部分氣體或使液體蒸發(fā)（物理方法），也可以用化學(xué)反應(yīng)

產(chǎn)生大量氣體而增加氣體的分子數(shù)（化學(xué)方法）。

2、用"減小壓強(qiáng)”的方式形成噴泉

當(dāng)液柱兩端受到氣體的壓強(qiáng)處于平衡狀態(tài)時，不會形成

噴泉。但當(dāng)減小噴出端氣體的壓強(qiáng)時，可以破壞液柱的

平衡，使液柱發(fā)生運(yùn)動而形成噴泉。在體積一定的情況

下，要減小氣體壓強(qiáng)，可以采用降溫的方法或減少氣體

的分子數(shù)方法。降溫可以用冷水澆注（物理方法），也可以

用吸熱反應(yīng)吸熱降溫（化學(xué)方法）；減少氣體的分子數(shù)

可以用抽氣機(jī)抽出部分氣體（物理方法），也可以讓氣體

大量溶解于液體之中而減少氣體的分子數(shù)（化學(xué)方或物

理方法）。

例題1、噴泉實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)的一個重要性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，也

是一種自然現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是存在壓強(qiáng)差。試根據(jù)附

圖，回答下列問題：

（1）在圖乙的錐形瓶中，分別加入足量的下列物質(zhì)，反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉

的是

A.Cu與稀鹽酸

B.NaHCCh與NaOH溶液

C.CaCCh與稀硫酸

D.NH4HCO3與稀鹽酸

（2）在圖乙的錐形瓶外放一水槽，錐形瓶中加入酒精，

水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)

生了噴泉。水槽中加入的物質(zhì)不可能是

A.濃硫酸B.生石灰

C.硝酸銹D.燒堿

(3)城市中常見的人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上述

裝置的原理相似。

7的如■只提供如圖丙的裝置，引發(fā)噴泉的方法是

解析：

(1)題設(shè)的四個選項(xiàng)，既是對常見氣體的制備方法的一個

概括，又是對形成噴泉原理的一個深化，答案選D。

(2)濃硫酸、生石灰、燒堿溶于水時，放出大量的熱，溫

度升高，酒精揮發(fā)加快，錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，從而形成

噴泉，而硝酸鉉溶于水時，吸收大量的熱。故答案為

Co

(3)圖甲裝置是因?yàn)樯喜繜績?nèi)氣體壓強(qiáng)突然減小而產(chǎn)生

壓強(qiáng)差形成噴泉；圖乙裝置恰恰相反，是因?yàn)橄虏垮F形

瓶氣體壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生壓強(qiáng)差形成噴泉。并將視角轉(zhuǎn)向

生活與自然進(jìn)行聯(lián)想和比較。故答案為乙。

(4)方法一、打開止水夾，用手(或熱毛巾等)將燒瓶捂

熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨氣與水

接觸，即發(fā)生噴泉；方法二、燒瓶上覆蓋冷毛巾或淋灑

冷水，使燒瓶內(nèi)溫度降低，壓強(qiáng)減小，從而引發(fā)噴泉；

方法三、在燒瓶上涂抹無水乙醇，由于乙醇揮發(fā)帶走熱

量使燒瓶內(nèi)溫度降低，壓強(qiáng)減小，引發(fā)噴泉。

四、總結(jié)噴泉實(shí)驗(yàn)后濃度的計算

噴泉實(shí)驗(yàn)所得溶液物質(zhì)的量濃度的計算是近年高考中出

現(xiàn)的一種小類型題，很有特點(diǎn)。本文把這種計算的類型

和解法總結(jié)如下

1、氣體是溶質(zhì)：如用HCLHBr、HI、NH3等和水進(jìn)

行的噴泉實(shí)驗(yàn)。

2、氣體不是溶質(zhì)：如用NO2和水、1\1。2和。2的混

合氣體和水進(jìn)行的噴泉實(shí)驗(yàn)。

例題1、標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在兩個干燥的圓底燒瓶中分別充

滿：①純凈的NH3,②混有少量空氣的HC1純凈的NH

3,③純凈的N02,試求所得溶液的濃度。

解析：①設(shè)燒瓶的體積為1/L,則充滿NH3后氣體的物

質(zhì)的量為V/22.4molo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VL,所以燒瓶內(nèi)溶液

的物質(zhì)的量濃度為1/22.4mol/Lo氣體或主要?dú)怏w是所

得溶液的溶質(zhì)；②燒瓶中有多少體積的溶質(zhì)氣體，就能

得到多少體積的溶液，即V（溶質(zhì)氣體）二V（溶液），而與

雜質(zhì)氣體無關(guān)。則所得溶液的濃度分別為：22.4mol-L-

1。③設(shè)燒瓶的體積為VL,則充滿N02后氣體的物質(zhì)的

量為V/22.4molo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2/3xV/22.4molo由于剩余1/3PLNO氣

體，所以燒瓶中溶液的體積為2/3PL,因此燒瓶內(nèi)溶液

的物質(zhì)的量濃度也為1/22.4mol/Lo

例題2、在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將02與NO按3：4體積比充滿

一個干燥燒瓶，將燒瓶倒置于水中，最后