喷泉探究(教师卷)

喷 泉 探 究（教师卷）

一、设计背景

新教材《氮族元素》第二节演示实验，做了氨极易溶于水的喷泉实验，老教材做过氯化氢气体的喷泉实验，练习题里出现了二氧化碳遇氢氧化钠会产生喷泉吗等问题，激发了学生对喷泉产生条件和方法的探究。

二、知识背景

1、原理：常温常压下，气体的溶解度要多大才能产生喷泉。

如图1所示。假设实验室所用烧瓶容积为250ml ，且充满

了某种气体。玻璃导管长35cm （水面下的玻璃导管长度忽略不

计）。当胶头滴管内挤出约0.5ml 水时形成了喷泉。

思维程序：少量水进入瓶内后能溶解大量气体→烧瓶内气体

物质的量减少→烧瓶内压强减小→当瓶内外产生的压强差能克

服35cm 水柱所产生的压强时→形成喷泉。 以A 点为研究对象，A 点处压强P 水柱＋P 气＝P 大气压

要产生喷泉，必须P 大气压－P 气＞P 水柱，即烧瓶内外压强差＞P 水柱

由物理学知识：当产生1个大气压的压强差时，水柱升高10.33m ；要使水

柱升高35cm ，压强差：atm 034.033

.1035.0=。1.若烧瓶内250ml 气体全部溶解，则烧瓶内外产生的压强差为：1-0=1atm ，2.设烧瓶中250ml 气体有x ml 溶解，溶解后产生压强差为0.034atm 。250 : 1 = x : 0.034，x=250×0.034=8.5ml 。即溶解在

0.5ml 水中，气体体积为8.5ml 时，才能产生喷泉。则1体积水溶解：175

.05.8=体积。

总之，当水柱为35cm 时，气体在水中的溶解度至少为V 水:V 气＝1:17。

2、喷泉产生的方法

（1）气体溶解型：例教材中的氨气、氯化氢的喷泉实验。

（2）气体膨胀型：如图3。原理：溶液与大气隔绝，烧瓶与大气相通，当锥形瓶内气体压强大于水柱产生的压强时，形成喷泉。

图

1 图

2

图3 图

4

（3）气体反应型：

例1，如图4，原理：氨气与氯化氢气体混和后产生白烟NH4Cl，导致烧瓶内外产生压强差而形成喷泉。

例2，如图2，CO2或Cl2与NaOH溶液的喷泉

（4）生活中出现的火山爆发、人造喷泉属于气体膨胀型喷泉。

三、学生设计实验

要求：根据自己的设计思路，首先画出实验装置图，再整理实验仪器、试剂药品、实验步骤等填入下表。

四、探究过程

1、2004年新版《世纪金榜》教师用书，P169。

2、2002年全国理综试卷，制取氨气并完成喷泉实验。

（相关训练）

1、如图1中，装置气密性如何检查？

答：(1)打开止水夹；(2)用热毛巾捂住烧瓶底部；(3)若在

烧杯内出现气泡且拿走毛巾后，导管内出现一段稳定的水柱，

则装置气密性良好。

2、如图4，喷泉出现在装哪种气体的烧瓶中？为了加快

氨气、氯化氢的扩散速度，可用什么简单的方法实现？

答：(1)喷泉出现在装氯化氢的烧瓶中，因HCl(g)扩散速

率大于NH3(g)；(2)用热毛巾捂住烧瓶底部，气体受热膨胀，

扩散速率加快。

3、如图6所示，在烧瓶中充入干燥气体甲，在锥形瓶中加入物质乙，在盛

答：A、D

分析：该装置是气体膨胀型喷泉装置。物质丙加入水槽的目的是为了产生热效应。NaCl(s)、KNO3(s)遇水无热效应，浓H2SO4遇水放热，NH4NO3固体遇水吸热。A中乙装置无气体，不能产生喷泉。B中乙醚受热易挥发，产生气压，当压强足够大时，乙醚液体喷出。C中乙装置有CO2气体产生，可产生喷泉。D中

图6

图5

酒精受冷不易挥发，不能产生喷泉。

喷 泉 探 究（学生卷）

一、疑窦丛生

学习《氮族元素》氨气时，美丽的红色喷泉使学生们欣喜不己。联想到生活中的音乐喷泉，火山喷发，学生们提出了很多的问题：除氨气外还有哪些气体能形成喷泉？形成喷泉对气体的溶解度有多大的要求？液柱的高度对喷泉的形成有影响吗？

二、思维的火花

经过初步的讨论，同学们认为要产生喷泉，关键是烧瓶内外的压强差要大于水柱产生的压强。这只是定性讨论的结果。如果要定量分析，还得用物理学方面的知识来解决问题。①在常温常压下，如图1所示，1体积水溶解多少体积的气体才能产生喷泉呢？②还有没有其它的方法也能产生喷泉呢？③如果装置中没有胶头滴管，如图2，氨气和水能产生喷泉吗？④如果烧杯中溶液与大气相通，溶液是水，能不能让烧瓶中的气体反应掉，从而产生压强差导致喷泉呢？⑤装置中的烧杯是敞开体系，如果把它变为封闭体系能产生喷泉吗？如图3。

问题很多很难，同学们受到了一次严峻的挑战。最后，在教师的指导下，对同学们提出的喷泉产生方法进行了筛选，选出比较可行的做探究。并且把大家划

分成几个小组，每一组负责一项实验，得出成功和失败的经验，最后汇总，得出

对喷泉产生的基本条件和方法的统一认识。

三、实验设计

根据以上的疑惑，请同学们查阅资料，提出实验方案，设计完成实验

（一）设计思路

图1 图2 图3

（二）实验装置图及仪器、药品等

四、实验探究过程

请同学们分组，分别研究一种设计思路，设计记录表格，记录观察结果，得出各自结论。

五、实验结论

实验感悟

六、导师指津

1、可以从导致烧瓶内气压减小的各种情况去探究喷泉产生的方法。

2、也可以逆向思维,如果烧杯封闭，烧杯内气压大于大气压，能否产生喷泉。（相关训练）

1、图1中，装置气密性如何检查？

2、如图4，在烧瓶中充入干燥气体甲，在锥形瓶中加入物质乙，在盛有水的水槽里加入物质丙。下列组合中不可能产生喷泉的是：

图4