2020年必修一人教版(2019版)第二节 氮及其化合物 重点内容讲座氨气的喷泉实验原理和操作

第二节氮及其化合物重点内容讲座氨气的喷泉实验原理与操作

情景：

氨气喷泉实验的创新设计。

一、喷泉实验的注意事项

实验中盛装气体的烧瓶必须是干燥的，不能留有气体液体。否则，会使瓶口留下空气，致使形成喷泉的压力过小。在实验过程中，气体必须要充满整个烧瓶后才可以继续下一步。保证所有实验器材的完整性，烧瓶不能有漏气的情况出现。

二、实验所需的药品和器材

药品：28%左右的浓氨水，酚酞溶液、氢氧化钠固体(生石灰)、水和备用的无水酒精；器材：塑料品(矿泉水瓶或可乐瓶均可)、小试管、橡皮筋、尖嘴玻璃管、短玻璃导管、烧瓶、橡胶管、两个双孔橡皮塞等。

三、实验过程与现象

1．将小试管固定在尖嘴玻璃管上，用橡皮筋固定；在塑料瓶中加入适量的水，并滴入适量的酚酞溶液，振荡摇匀；

2．按照上图组装好所有器材，并用手握紧烧瓶，以检验烧瓶的气密性；

3．在小试管中加入适量的浓氨水和氢氧化钠固体(生石灰)，快速的伸入烧瓶中，重新安装好所有装置，并观察现象。通过观察，小试管中不断有气泡放出，烧瓶中的空气由D处排出；待烧瓶中的空气全部排出完毕，用夹子将D处夹紧，确保不会漏气；多余的氨气则会通过尖嘴导管进入塑料瓶中，氨气溶于水后，含有酚酞溶液的水就会变成红色；

4．待所有的氨气都溶于水中后，用左手的食指按住瓶塞上短玻璃管C处，右手挤压塑料瓶，

让少量的水进入烧瓶内，即可看见喷泉现象；通过调节堵住C 处左手手指的力度，能够控制塑料瓶的进气量，从而产生一定的负压，以此控制喷泉的大小；

5．实验过程中所有加的药品的量要根据烧瓶的大小进行适当调节；加入药品的动作要迅速，避免造成氨气外泄，污染环境。

请回答下列问题：

1．该实验涉及到的方程式有哪些？

提示 NH 3·H 2O=====△NH 3↑＋H 2O

NH 3＋H 2O NH 3·H 2O

2．该实验的优点是什么？

提示 ①实验将气体的收集与喷泉实验装置连成一体，不需要事先去收集氨气；实验器材容易得到；

②整个实验的操作简单，药品用量减化；实验的成功率得到明显提升；

③喷泉现象时间被延长了，实验现象更为突出明显；

④实验对外部环境的要求不高，即便操作失败也容易补救。

3．传统实验装置的缺点有哪些？

提示 传统的氨气喷泉实验需要事先收集好氨气，再利用氨气的溶水性使瓶内外的气压在短时间内形成气压差，打开活塞后，大气压将瓶下液体压入瓶内，从而在尖嘴导管处形成喷泉。传统实验的步骤不仅繁琐，实验成功率也不高，在氨气收集的过程中稍有不慎就会造成氨气泄漏，污染教学环境。而操作人在实验过程中如果有一个步骤没有达到要求，该实验现象就无法显现，实验就算失败了。

使容器内外产生较大压强差的两种方法

(1)减小内压法：如图Ⅰ所示。

烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体迅速进入形

成喷泉。

常见气体与吸收剂的组合

气体HCl NH3

CO

2

、Cl2、

H2S、SO2

NO2＋O2

吸收剂

水或

NaOH

溶液

水或盐

酸

NaOH溶液水

(2)增大外压法：如图Ⅱ所示。

锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→容器内压强增大→锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉。

如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理

典型例题：喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。

(1)实验室制取氨气的化学方程式___________________________。

①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是______________。该实验的原理是_____________________________________。

②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法____________________

___________________________________________________________。

(2)利用图3装置，在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________。A．Cu与稀盐酸

B．NaHCO3溶液与NaOH溶液

C ．CaCO 3与稀硫酸

D ．NH 4HCO 3与稀盐酸

(3)从产生喷泉的原理分析，图1、2是________上部烧瓶内的压强。图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图________原理相似。

解析 (1)图1引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管即可，图2则需先打开止水夹，再用热毛巾捂住圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去热毛巾即可。

(2)能在锥形瓶内反应产生气体，压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH 4HCO 3和稀盐酸，其他要么不反应，要么反应不生成气体或产生气体很少。

(3)图1、2是上部压强减小导致喷泉，图3是下部压强增大导致喷泉，人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。

答案 (1)2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3＋2H 2O ①打开止水夹，挤压胶头滴管 NH 3

溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内的水进入圆底烧瓶，形成喷泉 ②打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾

(2)D (3)减小 增大 3

强化训练；

1、如图

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溶液。挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是( )

A ．CO 2(浓NaOH 溶液)/无色喷泉

B ．NH 3(H 2O 含酚酞)/红色喷泉

C ．SO 2(浓NaOH 溶液)/红色喷泉

D ．HCl(AgNO 3溶液)/白色喷泉