關(guān)于“噴泉實驗”的設(shè)計及濃度計算

1、關(guān)于“噴泉實驗的設(shè)計及濃度計算摘要： 噴泉實驗是高中化學(xué)實驗的一個重要知識點(diǎn)，具有趣味性和綜合性，在歷年的高考中偶有出現(xiàn)。本文主要是講解噴泉的實驗原理和相關(guān)的考察習(xí)題。關(guān)鍵詞：噴泉 濃度計算噴泉實驗具有趣味性、效果性、探究性和綜合性，是中學(xué)化學(xué)實驗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。本文就噴泉實驗的形成原理和試題考查方式進(jìn)行歸納分析，提升學(xué)生的思維能力。一、探究噴泉實驗的形成原理噴泉形成的原因是瓶內(nèi)外存在壓強(qiáng)差。當(dāng)燒瓶內(nèi)氣體溶于液體或與之反響時，瓶內(nèi)氣體大量減少，壓強(qiáng)降低，外界的大氣壓將液體壓入燒瓶內(nèi)，形成美麗的噴泉。氨氣水含酚酞操作：先擠壓膠頭滴管，再翻開止水

2、夾，可 見帶有尖嘴的導(dǎo)管噴出紅色的噴泉。原因分析：氨氣極易溶于水，燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)瞬間變小，外界大氣壓將燒杯內(nèi)的水壓入燒瓶,形成紅色噴泉氨水呈堿性，遇酚酞變紅。必修一實驗二、分析噴泉實驗成功的關(guān)鍵盛氣體的燒瓶必須枯燥，否那么甁中有液體，會使瓶口留下空氣，形成的噴泉壓力不大噴泉無力；氣體要充滿燒瓶； 燒瓶不能漏氣實驗前應(yīng)先檢查裝置的氣密性； 所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反響。三、形成噴泉的組合：極易溶于水的氣體NH3、HCl、SO2 等與水可形成噴泉；酸性氣體HCl、CO2、SO2、NO2、H2S等與NaOH溶液可形成噴泉；有機(jī)氣體與其他物質(zhì)反響也可形成噴泉。 四、闡釋形成噴泉的方式1、

3、負(fù)壓型減小壓強(qiáng)：接納噴泉的空間低于大氣壓，而噴起液體容器與大氣相通，通常是燒瓶內(nèi)氣體極易溶于水或燒瓶內(nèi)的氣體與溶液反響，使燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)低于大氣壓。2、正壓型增大壓強(qiáng)：接納噴泉的空間與大氣相通，而噴起液體容器壓強(qiáng)大于大氣壓。通常是容器內(nèi)的液體由于受熱揮發(fā)如濃鹽酸、濃氨水、酒精等或由于發(fā)生化學(xué)反響產(chǎn)生大量的氣體。例如：噴泉是一種常見的實驗現(xiàn)象，其產(chǎn)生原因是存在壓強(qiáng)差。 (1)在圖甲的燒瓶中充滿枯燥氣體，膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。以下組合中不可能形成噴泉的是 AHCl和H2O BCl2和H2OCNH3和H2O DCO2和燒堿溶液 (2)在圖乙的錐形瓶中，分別參加足量的以下物質(zhì)，反響后可能產(chǎn)生噴泉

4、的是_ACu與稀鹽酸 BNaHCO3與NaOH溶液CCaCO3與稀硫酸 DNH4HCO3與稀鹽酸(3)在圖乙的錐形瓶外放一水槽，錐形瓶中參加酒精，水槽中參加冷水后，再參加足量的以下物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)生了噴泉。水槽中參加的物質(zhì)可以是_ A濃硫酸 B食鹽 C硝酸銨 D燒堿參加該物質(zhì)能產(chǎn)生噴泉的原因是_(4) 比較圖甲和圖乙的兩套裝置，從產(chǎn)生噴泉的原理分析，二者的不同點(diǎn)是_【解析】1讓燒瓶中圖甲收集到的氣體大量溶于水或讓氣體與接觸到的溶液發(fā)生反響，引起燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)急劇降低，在外界大氣壓的作用下，燒杯中的液體迅速通過帶有尖嘴的玻璃管噴入燒瓶，形成噴泉。2將錐形瓶圖乙設(shè)計成一個密閉容器，通過該密閉容器中液體

5、的揮發(fā)或發(fā)生化學(xué)反響產(chǎn)生大量氣體，使該密閉容器中壓強(qiáng)迅速升高，將密閉容器中的液體壓入燒瓶形成噴泉。像城市中常見的人造噴泉、噴霧器噴霧以及火山爆發(fā)的原理均是利用了這種原理。【答案】 1B 2D 3A D 濃硫酸、燒堿溶于水時，放出大量的熱，溫度升高，使錐形瓶內(nèi)酒精揮發(fā)加快，瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，從而形成噴泉。4圖甲裝置利用了減少燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)，圖乙裝置利用了增大錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)。五、各式各樣的噴泉1、顏色各異的噴泉 2021年上海高考右圖的裝置中，枯燥燒瓶中盛有某種氣體，燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓膠管的膠頭，以下與試驗事實不相符的是( )ACO2(NaHCO3溶液)無色噴泉BNH3(H2O含酚酞)紅色噴泉C

6、H2S(CuSO4溶液)黑色噴泉DHCl(AgNO3溶液)白色噴泉【解析】CO2溶于水可發(fā)生以下反響：CO2+H2O H2CO3 H+ HCO3-由平衡移動原理可知，CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此不能形成噴泉。H2S + Cu2+= CuS + 2H+，CuS為黑色沉淀，故形成黑色噴泉。D項中的Cl-與Ag+結(jié)合生成白色沉淀AgCl?！敬鸢浮緼2、雙噴泉實驗利用如下列圖的裝置，可以驗證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)實驗前a、b、c活塞均關(guān)閉1假設(shè)要在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉現(xiàn)象，燒瓶I中不產(chǎn)生“噴泉現(xiàn)象，其操作方法是 _ 。2假設(shè)先翻開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，在燒瓶中可觀察到的現(xiàn)象是 _

7、。3通過擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關(guān)，在燒瓶I中產(chǎn)生“噴泉現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉現(xiàn)象，其操作方法 。4假設(shè)要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_?！敬鸢浮?先翻開a、b活塞，再擠壓膠頭滴管或先擠壓膠頭滴管，再翻開a、b活塞。 2燒瓶導(dǎo)管口處產(chǎn)生白煙。 3先翻開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管或先翻開a活塞，擠壓膠頭滴管，再翻開c活塞。片刻后，關(guān)閉a，然后翻開b活塞。4先翻開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管或先翻開a活塞，擠壓膠頭滴管，再翻開c活塞。片刻后，翻開b活塞。假設(shè)在裝有水的燒杯中滴加紫色石蕊試液，可在燒瓶I、中分別看到壯觀的紅藍(lán)的雙色噴泉。3、有機(jī)噴泉把充滿乙烯的圓底燒瓶用帶有尖嘴導(dǎo)管的橡皮

8、塞塞緊，如左圖所示。翻開止水夾A，通過導(dǎo)管C向盛溴水的錐形瓶中鼓入空氣，把一局部溴水壓入燒瓶，夾緊止水夾A。振蕩燒瓶，觀察到溴水褪色，有油狀物生成，使燒瓶形成負(fù)壓。反復(fù)操作幾次，當(dāng)噴入的溴水顏色不能完全褪去，說明燒瓶中的乙烯已完全反響。此時，翻開止水夾B，燒杯中的水進(jìn)入燒瓶形成噴泉。原理：利用乙烯易發(fā)生加成反響，使之與Br2反響，生成油狀液體，降低燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)而形成噴泉。CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br4、啟動噴泉的多種方法：1如果只提供以下列圖的裝置，請說明引發(fā)噴泉的方法。由PV=nRT可知，減小壓強(qiáng)P，可通過減少氣體的物質(zhì)的量n，降低氣體的溫度T。由實驗裝置可知，只能通過方法進(jìn)

9、行。方法一：翻開止水夾，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。 HCl2利用其它氣體啟動噴泉濃氨水 加熱試管中的濃氨水，翻開A處的止水夾，向燒瓶中通入少量氨氣后關(guān)閉A處的止水夾，再翻開B處的止水夾。五、總結(jié)噴泉實驗后的濃度計算噴泉實驗所得溶液物質(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HCl、HBr、HI、

10、NH3等和水進(jìn)行的噴泉實驗。2、氣體不是溶質(zhì)：如用NO2和水、NO2和O2的混合氣體和水進(jìn)行的噴泉實驗。1、 單一氣體n溶質(zhì) 用HCl和水做噴泉實驗，假設(shè)燒瓶內(nèi)充滿HCl氣體，那么在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，做完實驗后燒瓶內(nèi)CHCl= _ mol/LV溶液設(shè)燒瓶的體積為V L，由公式C= 1/22.4mol/LCHCl=V L/ 22.4mol/LV L 用NO2和水做噴泉實驗，假設(shè)燒瓶內(nèi)充滿NO2氣體，那么在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，做完實驗后燒瓶內(nèi)CHNO3= _ mol/LNO2溶于水跟H2O反響生成HNO3和NO氣體： 3 NO2+ H2O = 2HNO3 + NO 2/3燒瓶的氣體轉(zhuǎn)化為HNO3，形成2/3燒瓶的溶液，故C HNO3= 1/22.4mol/L2/3V L/ 22.4mol/L2/3V L2、