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第四章 非金属及其化合物
微课堂(16) 喷泉实验
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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,利用大气压将烧瓶下面容器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
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2(4∶3)
NO2、O2(4∶1)
吸收剂
水、NaOH溶液
水
NaOH溶液
水
水
水
3.喷泉实验的发生装置及操作方法
喷泉实验是中学化学的重要实验,其本质是形成压强差而引发液体上喷,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。
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NH3溶解,烧瓶内形成负压而产生喷泉。
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)。
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。
装置(Ⅳ) 向导管中通入一定量的H2S和SO2,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。
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。
装置(Ⅵ) 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。
1.如图是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
B [H2难溶于NaOH溶液,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发“喷泉”。]
2.(1)图中胶头滴管中的水挤入烧瓶后,观察到的现象是___________。
(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)将胶头滴管中的水挤入圆底烧瓶后,由于NH3溶于水使瓶中的气压减小,气球的体积逐渐变大。
(2)A瓶的压强大于B瓶的,因此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)气球逐渐变大
(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液体进入B瓶中,溶液的颜色变红
3.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NO2气体,则c(HNO3)=_______________________________。
(3)若用n(NO2)∶n(O2)=4∶1的混合气体,则c(HNO3)=
_____________________________________________________________。
(4)若用n(NO2)∶n(O2)=2∶1的混合气体,则c(HNO3)=
_____________________________________________________________。
解析: 设烧瓶的容积