内容正文:
优化探究
大单元二 元素及其化合物
第四章 非金属及其化合物
热点强化14 喷泉实验及拓展应用
【讲·热点归纳】
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,在尖嘴导管口形成喷泉。
2.氨喷泉实验装置(夹持装置均已略去)
(1)用图1装置进行喷泉实验。
①引发“喷泉”的方法是_______________________________。
②简述产生喷泉的原理:______________________________________。
打开止水夹,挤出胶头滴管中的水
氨极易溶于水,使烧瓶内的压强迅速减小
(2)只使用图2装置进行喷泉实验。
①打开止水夹,水不能倒吸入烧瓶的原因是_________________________
____________________________________________________。
②如何引发图2装置的“喷泉”?
_______________________________________________________________________________________________。
玻璃管中有空气,氨与水不接
触,不能被水吸收,烧瓶内压强不减小,故不能产生倒吸现象
打开止水夹,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,使烧瓶内氨膨胀,将导管中的空气排出,使氨与烧杯中的水接触
3.形成喷泉的类型
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
【练·热点突破】
1.(2023·广东卷)1827年,英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下,兴趣小组利用以下装置,进行如下实验。其中,难以达到预期目的的是( )
B
解析: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难以达到预期目的。
2.(2020·全国Ⅲ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( )
选项 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
B
解析:能够出现喷泉现象,需要烧瓶内外产生明显的压强差;产生压强差可以通过气体溶于水的方法,也可以通过物质之间发生反应消耗气体而产生压强差,据此分析。A.硫化氢气体和稀盐酸不发生反应且硫化氢在水中的溶解度较小,烧瓶内外压强差变化不大,不会出现喷泉现象,A不符合题意;B.氯化氢可以和稀氨水中的一水合氨发生反应,使烧瓶内外产生较大的压强差,能够出现喷泉现象,B符合题意;C.一氧化氮不与稀硫酸发生反应且不溶于水,烧瓶内外不会产生压强差,不能出现喷泉现象,C不符合题意;D.二氧化碳不会溶于饱和碳酸氢钠溶液中,烧瓶内外不会产生压强差,不能出现喷泉现象,D不符合题意。
3. (双选) 3.在如图所示的装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和胶头滴管内盛放某种液体。挤压胶头滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是( )
选项 气体 液体 喷泉颜色
A Cl2 饱和食盐水 黄绿色喷泉
B NH3 含有酚酞的H2O 蓝色喷泉
C HCl AgNO3溶液 白色喷泉
D CO2 含有酚酞的NaOH溶液 红色喷泉
AB
解析:A项,Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小,不会形成黄绿色喷泉,与实验事实不相符;B项,氨气极易溶于水,其水溶液呈碱性,能使酚酞变红,可形成红色喷泉,与实验事实不相符;C项,HCl和AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,反应后烧瓶内压强减小,能形成白色喷泉,与实验事实相符;D项,含有酚酞的NaOH溶液显红色,CO2能和NaOH溶液反应,形成红色喷泉,与实验事实相符。
4.在标准状况下,将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( )
A. mol·L-1
C. mol·L-1
C
解析:设烧瓶的体积为V L,由4NO2+O2+2H2O===4HNO3,又由O2和NO2的体积比为1∶4,知NO2的体积为V L,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为V L,NO2的物质的量为V L÷22.4 L·mol-1=V mol,所以硝酸的物质的量浓度为 mol·L-1。
5. (双选)如图所示,用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是( )
A.制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO
B.喷泉实验结束后,发现水未充满三颈烧瓶,肯定是装置气密性不好
C.关闭a,将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c,打开b,完成喷泉实验,电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图乙,则E点时喷泉最剧烈
D.工业上,若出现液氨泄漏,可通过喷水处理
AD
解析:A.CaO能与水反应,使c(OH-)增大,同时放出大量的热,有利于氨气的逸出, A项正确;B.喷泉实验结束后,发现水未充满三颈烧瓶,可能是装置气密性不好,也可能是氨气中混有空气等,B项错误;C.三颈烧瓶内气体压强与外界大气压之差越大,喷泉越剧烈,C点的压强最小,大气压不变,则大气压和C点的压强差最大,则C点喷泉最剧烈,C项错误;D.氨气极易溶于水,因此工业上,若出现液氨泄漏,可通过喷水处理,D项正确。
6.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____________________________________________________________。
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)
解析: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)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_________________________。
烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟
解析: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气体会进入烧瓶Ⅱ中,且与NH3化合生成NH4Cl而产生白烟。
(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_______________
__________________________________________________________________________。
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: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,烧杯中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中,形成双喷泉。
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