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1、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。氨气水（含酚酞）操作：先挤压胶头滴管，再打
2、开止水夹，可 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”）；气体要充满烧瓶； 烧瓶不能漏气（实验前应先检查装置的气密性）； 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：极易溶于水的气体（NH3、HCl、SO2 等）与水可形成喷泉；酸性气体（HCl、CO2、SO2、NO2、H2S等）与NaOH溶液可形成喷泉；有机气体与其他物质反应也可形成喷
3、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 AHCl和H2O BCl2和H2OCNH3和H2O DCO2和烧碱溶液 (2)在图乙的锥形瓶中
4、，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是_ACu与稀盐酸 BNaHCO3与NaOH溶液CCaCO3与稀硫酸 DNH4HCO3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。（
5、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
6、的是( )ACO2(NaHCO3溶液)无色喷泉BNH3(H2O含酚酞)红色喷泉CH2S(CuSO4溶液)黑色喷泉DHCl(AgNO3溶液)白色喷泉【解析】CO2溶于水可发生以下反应：CO2+H2O H2CO3 H+ 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】A2、双喷泉实验利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质实验前a、b、c活塞均关闭（1）若要在烧瓶中产生“喷泉”现象，烧瓶I中不产生“喷泉”现象，其操
7、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
8、水的烧杯中滴加紫色石蕊试液，可在烧瓶I、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 CH2BrCH2Br4、启动喷泉的多种方法：（1）如果只提供下图的装置，请说明
9、引发喷泉的方法。由PV=nRT可知，减小压强P，可通过减少气体的物质的量n，降低气体的温度（T）。由实验装置可知，只能通过方法进行。方法一：打开止水夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，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；方法二：烧瓶上覆盖冷毛巾或淋洒冷水，使烧瓶内温度降低，压强减小，从而引发喷泉；方法三：在烧瓶上涂抹无水乙醇，由于乙醇挥发带走热量使烧瓶内温度降低，压强减小，引发喷泉。 HCl（2）利用其它气体启动喷泉浓氨水 加热试管中的浓氨水，打开A处的止水夹，向烧瓶中通入少量氨气后关闭A处的止水夹，再打开B处的止水夹。五、总结喷泉实验后的浓度计算喷泉实验所得溶液物质的
10、量浓度的计算是近年高考中出现的一种小类型题，很有特点。本文把这种计算的类型和解法总结如下：1、气体是溶质：如用HCl、HBr、HI、NH3等和水进行的喷泉实验。2、气体不是溶质：如用NO2和水、NO2和O2的混合气体和水进行的喷泉实验。1、 单一气体n（溶质） 用HCl和水做喷泉实验，若烧瓶内充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶内C（HCl）= _ mol/LV（溶液）设烧瓶的体积为V L，由公式C= 1/22.4mol/LC（HCl）=V L/ 22.4mol/LV L 用NO2和水做喷泉实验，若烧瓶内充满NO2气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶内C（HNO3）= _ mol/LNO2溶于水跟H2O反应生成HNO3和NO气体： 3 NO2+ H2O = 2HNO3 + NO 2/3烧瓶的气体转化为HNO3，形成2/3烧瓶的溶液，故C （HNO3）= 1/22.4mol/L2/3V L/ 22.4mol/L2/3V L2、 混合气体 用NO2、O2和水做喷泉实验，NO2和O2按4:1的体积比充满烧瓶，则在则在标准状况下，做完实验后烧瓶内C（HNO3）= _ mol/L由4NO2+ O2 +2H2O = 4HNO3可知，4/5烧瓶的气体转化为HNO3，所以C（HNO3）=1/22.4mol/L4/5=1/28 mol/L
