高中化学重要考点——喷泉实验

高中化学重要考点——喷泉实验

喷泉实验具有趣味性、效果性、探究性和综合性,是中学化学实验中的一个重要的知识点,也是历年高考试题中的热点,题型的设计屡有创新。本文就喷泉实验的形成原理和试题考查方式进行归纳分析。
 
一、探究喷泉实验的形成原理
掌握“喷泉实验”形成原理,需要搞清楚:是否只有水溶性很大的气体才能做喷泉实验?多大溶解度的气体才能做好喷泉实验?
(一)氨气溶于水的喷泉实验
1、实验原理
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,
岫岩教育网在尖嘴导管口形成喷泉。
对国产电影的看法2、实验步骤:
(1)组装装置
(2)收集一瓶氨气 
(3)挤压胶头滴管,使滴管中的部分水进入烧瓶内
(4)放开夹子 
3、实验现象:
烧杯中的水顺着导管被压出,从导管中喷出时,形成红喷泉。 实验分析:胶头滴管中的部分水进入烧瓶中,使圆底烧瓶中的氨气溶于水(造成烧瓶内氨气的密度降低)从而引起压强减小,所以烧瓶内的压强和外压强出现压强差,压强差把水从导管中压上来,原本已滴有酚酞试液的水在喷出时遇氨气反应(NH3+H2O=NH3•H2O)生成碱性溶液,所以呈红。 
4、实验结论:
综上所观,形成喷泉的着重点在于气体在溶液中的溶解性,气体在溶液中溶解性的强弱决定着压强差的大小,而压强差则直接影响着实验的成败。因此,用于实验的气体应在该用于实验的溶液中有较强的溶解。
(二)改变压强差的两种方法
1、减小容器内压强
(1)容器内气体极易溶于水,像氨气、氯化氢;
(2)容器内气体极易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收,如CO2与NaOH。
2、增大容器内压强
(1)容器内液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等);
(2)由于发生化学反应导致产生大量气体,压强增大,形成喷泉!
例如喷雾器、人造喷泉等就利用了此种方法。
“喷泉现象与化学实验中的倒吸现象实质是相同的,即喷泉的形成相当于倒吸的发生,喷泉的失败相当于倒吸的避免。”
 
(三)形成喷泉的组合:
(1)常温常压下),NH3、HCl、SO2、NO2 与水组合能形成喷泉。
(2)酸性气体与NaOH(aq)组合能形成喷泉,例如CO2与NaOH,SO2与NaOH等。
(3)有机气体与有机溶剂组合也能形成喷泉。
 
例题1、在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体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b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。则a旋转机械故障诊断b 分别是(   
 
解析:A项烧杯中的液体能上升至2/3处,不能充满整个烧瓶;B项的二氧化碳与氢氧化钠反应,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,能够形成足够的压强差,使液体充满整个烧瓶,正确;C项不行,因为Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小,几乎不溶,不能形成足够的压强差;D项页可行,原理同B项,正确。
答案:B、D
 
例题2、在做氯化氢的喷泉实验时,假设实验时所用的烧瓶容积为250mL,玻璃管长为35cm,胶头滴管内能挤出约为0.5mL的水,则在0.5mL水中要溶解多少体积的气体,水才能从尖嘴导管中喷出呢?(假设大气压强为一个标准大气压)
 
解析:要使水通过玻璃管喷入烧瓶形成喷泉,瓶内外压强差必须超过一个特定的值,我们研究玻璃管中的一段水柱,这段水柱受到瓶内气体压力pS、重力mg及向上的大气形成的压力p0S。要使水柱喷入瓶内,要求:p0S>pS+mg。式中p0=ρgh,要以水柱计算,一
个标准大气压相当于10.34m水柱产生的压强。题中给出h为0.35m。从而算出烧瓶内压强要求小于9.99m水柱产生的压强,减少的压强要求大于0.35m水柱产生的压强。根据气态方程(pV=nRT)可以求出,压强为0.35m水柱高、体积为250mL的气体,当压强改变为1个标准大气压(即10.34m水柱形成的压强)的体积V的大小为8.50mL。
因而,当滴管内0.5mL的水挤压入烧瓶后,如能溶解1个标准大气压下8.50mL的以上的氨气,即有喷泉现象发生。故要求气体的溶解度大于17(8.50/0.5)。
拓展:由本题给出的烧瓶数据不难得到除氨气外,HBr、HCl、SO2等气体的溶解度均大于17,均能形成美丽的喷泉。
 
二、喷泉实验成功的关键
①盛气体的烧瓶必须干燥,否则甁中有液体,会使瓶口留下空气,形成的喷泉压力不大(喷泉”无力”);②气体要充满烧瓶;
特异功能③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性);
④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。
例题(1)判断下列几种气体(括号内为溶剂或反应物溶液),按如图装置加入,能看到喷泉现象的是(  )
A、HCl(H2O)  B、CO2(H2O)  C、SO2(NaOH溶液)  D、NH3(汽油)
(2)(1)题中能形成喷泉的原因是_______________________________________。
(3)某学生试图用氨气和水去做喷泉实验,结果实验失败,试分析实验失败可能的原因。
 
解析:
湖南人文科技学院学报(1)此题起点低,从课本知识点入手须深入理解喷泉实验的原理,再进行类比迁移。具体思路为:HCl和NH3极易溶于水形成喷泉,再把概念外延,气体极易溶于某一溶剂或溶液便形成喷泉,选A、C。
感人爱情微电影(2)形成喷泉要知其所以然,该小题的能力要求显然高于(1)小题。气体极易溶解(如有少量水进入后能溶解大量气体)。导管容器内气体物质的量减小,容器内压强减小,容器内外产生较大压强差,从而形成喷泉。
(3)实验失败原因的分析则需要学生大胆假设,在理解基础上需进行创新。其实验失败可能的原因有:制备氨气时烧瓶潮湿;装置漏气;滴入烧瓶里的水太少,导管又偏长;或氨气中混入了空气等。
答案:(1)AC 
(2)气体极易溶解,导致容器内压强减小,致使容器内外产生较大压强差,从而形成喷泉 
(3)制备氨气时烧瓶潮湿;装置漏气;滴入烧瓶里的水太少,导管又偏长;氨气中混入了空气等。

本文发布于:2024-09-22 20:23:20,感谢您对本站的认可!

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标签:实验   压强   气体   烧瓶   形成   氨气   容器   水柱
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