2025届高三化学二轮复习 讲义　　喷泉实验的原理与应用

喷泉实验的原理与应用 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烧杯中的液体压入烧瓶内，在导管尖嘴口形成喷泉。 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吸收剂。 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.喷泉实验的发散装置及操作方法 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。 　 请结合装置特点，分别说明各装置的设计原理。 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 1.(2020·全国卷)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液，能出现喷泉现象的是(　　) 气体 溶液 A H2S 稀盐酸 B HCl 稀氨水 C NO 稀H2SO4 D CO2 饱和NaHCO3溶液 2. 如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨气和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊溶液的蒸馏水。下列说法错误的是(　　) A.在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨气，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢 B.如果关闭c、d，打开a、b，可能会有白烟产生 C.实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉 D.喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体 3.某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置。 (1)在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________ (填字母)。 A.Cu与稀盐酸 B.NaHCO3与NaOH溶液 C.CaCO3与稀硫酸 D.NH4HCO3与稀盐酸 这种方法产生喷泉的原理是___________________________________________。 (2)在图示锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精；水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也可产生喷泉。水槽中加入的物质可以是_________ (填字母)。 A.浓硫酸 B.食盐 C.硝酸钾 D.硫酸铜 这种方法产生喷泉的原理是___________________________________________。 4.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Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (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Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是____________________________________； 若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是 __________________________________________________________________。 喷泉实验的原理与应用 微思考 装置(Ⅰ)向集气瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，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)向烧瓶中通入一定量的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)中，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。 培优专练 1.B　[A.H2S与稀盐酸不反应，且在稀盐酸中的溶解度较小，不能形成喷泉；B.HCl能与稀氨水反应，向圆底烧瓶中挤入少量稀氨水会造成圆底烧瓶内气压明显减小，能形成喷泉；C.NO与稀硫酸不反应，且在稀硫酸中溶解度非常小，不能形成喷泉；D.CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度较小，不能形成喷泉。] 2.D　[NH4Cl不稳定，加热蒸干不能得到NH4Cl固体，D错误。] 3.(1)D　NH4HCO3与稀盐酸反应产生二氧化碳气体，锥形瓶中气体压强增大，把液体压入烧瓶中，形成喷泉 (2)A　浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶中的酒精挥发，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉 解析　(1)Cu与稀盐酸不反应，NaHCO3与NaOH溶液反应放出热量，但不产生气体，不能形成较大压强差，故不能形成喷泉；CaCO3与稀硫酸反应产生CO2，但生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面，会使反应很快停止，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉；NH4HCO3与稀盐酸反应能产生较多的CO2气体，使锥形瓶内压强远大于烧瓶内压强，从而形成喷泉。(2)浓硫酸溶于水能放出大量的热，使酒精大量挥发，形成较大的压强差，从而形成喷泉；氯化钠、硝酸钾、硫酸铜溶于水温度变化不大，不能使酒精大量挥发，不能形成较大的压强差，故不能形成喷泉。 4.(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Ⅱ中导管口处产生白烟 (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活塞，然后打开b活塞　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 解析　(1)打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，由于NH3极易溶于水，使烧瓶内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中，形成喷泉。(2)先打开a、c活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，烧瓶Ⅱ中的压强迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl气体会进入到烧瓶Ⅱ中，且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。(3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中，形成双喷泉。 集训真题　走进高考 1.A　[A.自然固氮是将N2 转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2转化为NO，错误；B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl 为原料制备NaHCO3 和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O＋NH3＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，正确；C.工业上通过NH3 催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，正确；D.氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，正确。] 2.B　[A.由方程式可知，消耗14 g氮气生成氨气的分子数为×2×NA mol-1＝NA，故A错误；B.由方程式可知，消耗1 mol氢气生成N—H键数为1 mol××3×NA mol-1＝2NA，故B正确；C.由方程式可知，生成标准状况下22.4 L氨气，反应电子转移数为×3×NA mol-1＝3NA，故C错误；D.由得失电子数目守恒可知，1 mol氨气与氧气反应生成一氧化氮，需氧气分子数为1 mol××NA mol-1＝1.25NA，故D错误。] 3.B　[A.NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期；B.P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，故B不可以达到预期；C.NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，故C可以达到预期；D.CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，故D可以达到预期。] 4.C　[氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，故A正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，故B正确；Ⅰ中试纸变成红色，是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，故C错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，故D正确。] 5.(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑　(2)11.5　(3)平衡气压防倒吸　倒吸　(4)NH　PO (5)酚酞　无色　浅红色 解析　本实验的实验目的为制备磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]，实验原理为2NH3＋H3PO4===(NH4)2HPO4，结合相关实验基础知识分析解答问题。(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)在加热的条件下制备氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。(2)设需浓H3PO4的体积为V mL，则＝0.1 L×1.7 mol·L-1，V≈11.5。(3)由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2。(4)继续通入NH3，(NH4)2HPO4继续反应生成(NH4)3PO4，当pH＞10.0时，溶液中OH-、NH、PO的浓度明显增加。(5)由(4)可知，当pH为8.0～9.0时，可制得(NH4)2HPO4，说明(NH4)2HPO4溶液显碱性，因此若不选用pH传感器，还可以选用酚酞作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红色时，停止通入NH3，即可制得(NH4)2HPO4溶液。 学科网（北京）股份有限公司 $$