2020年高考中的喷泉实验的操作原理及拓展应用

全国卷热考微专题(7)喷泉实验的操作

原理及拓展应用

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，在尖嘴导管口形成喷泉。

2．形成喷泉的类型

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。

设计说明：

(1)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。

(2)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)。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)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。

4．喷泉实验产物的浓度计算

关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后物质的量浓度：

(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时：

溶质的物质量浓度为

1

22.4mol·L

－1。

(2)当NO2和O2的混合气体的体积比为4∶1时，c(HNO3)＝1 28

mol·L－1。

如图所示：烧瓶中充满了干燥气体a ，将滴管中的液体b 挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f ，烧杯中的液体c 呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶，则a 和c 分别是( )

解析：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，能形成喷泉，但水不能充满烧瓶，A 错误；CO 2不能溶于盐酸，B 错误；Cl 2不溶于饱和NaCl 溶液，不能形成喷泉，C 错误。

答案：D

1．下图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正确的是( )

A ．该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体

B ．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水显碱性

C ．形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压

D ．用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验

解析：Cl 2在水中的溶解度小，不能形成喷泉。

答案：D

2．四支试管中分别充满NO 、SO 2、NO 2、Cl 2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示。其中原试管充满NO 2的是( )

解析：根据3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，剩余气体是反应前的13

，故B 项正确。

答案：B

3.如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是( )

A ．CO 2(NaHCO 3溶液)/无色喷泉

B ．NH 3(H 2O 中含酚酞)/红色喷泉

C ．H 2S(CuSO 4溶液)/黑色喷泉

D ．HCl(AgNO 3溶液)/白色喷泉

解析：二氧化碳难溶于碳酸氢钠溶液，不能产生压强差，无法形成喷泉，A 项与实验事实不相符。

答案：A

4．下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．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹

解析：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。

答案：B

5.如图所示，锥形瓶内盛有气体X，滴管内盛有液体Y，若挤压滴管胶头，使液体Y滴入瓶中，振荡，一会儿可见小气球a鼓起。气体X和液体Y不可能是()

A．X是HCl，Y是饱和食盐水

B．X是CO2，Y是稀硫酸

C．X是SO2，Y是NaOH溶液

D．X是NH3，Y是NaNO3溶液

解析：当滴入的液体Y将锥形瓶中的气体X溶解或发生反应后，使锥形瓶中的压强减小，大气压通过导管将空气压入小气球a使它鼓

胀起来。CO2不溶于稀硫酸也不与其反应，所以不可能是B，其他选项可使小气球a鼓起。

答案：B

6．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：设烧瓶的容积为V L，则气体的物质的量均为V

22.4mol。

(1)若是HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L，

c(HCl)＝

V

22.4mol

V L

＝1

22.4mol·L

－1。

(2)若为NO2，喷泉后，溶质为HNO3，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO