高中化学“喷泉实验”的具体内容是什么?
生产方法
拿一个玻璃瓶,在瓶口塞一个有孔的橡皮塞。塞孔内插有尖头玻璃管,外端套有橡胶管。
施用方式
用注射器从瓶中抽出空气几次,然后用弹簧夹夹住软管。把玻璃瓶倒放在水槽里。当弹簧夹被移除时,水通过软管从玻璃管的尖端喷出,形成喷泉。
参考数据
如果瓶子里装的是热水(70-100℃),倒出热水后,迅速塞住带尖口的玻璃管橡皮塞并立即倒扣,插入水槽里的水中,也可看到喷泉现象。注意:过热的瓶子不要浸入冷水中,以免瓶子爆裂。
喷泉实验是一个探索性实验,在高中化学教学中占有重要地位。实验的基本原理是在短时间内使烧瓶内外产生较大的压力差。烧瓶下方烧杯中的液体被大气压压入烧瓶中,在尖喷嘴导管的口部形成喷泉(如图1)。这类实验的要求是:①装置具有良好的气密性;②所用气体能大量溶解在所用液体中,或气体能与液体快速反应。通常有以下几组物质可用于喷泉实验:
气体(a)
液体(b)
液体(c)
实验原理
NH3
水
水
NH3的溶解度为1: 700。
highcostofliving高生活费
水
水
HCl的溶解度为1: 500。
二氧化碳
氢氧化钠溶液
氢氧化钠溶液
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
二氧化硫
氢氧化钠溶液
氢氧化钠溶液
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
Cl2
氢氧化钠溶液
氢氧化钠溶液
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O
NO2
水
水
3NO2+H2O=2HNO3+NO(不能填充)
喷泉实验可以形象地说明,有些气体极易溶于水(或特定溶液)。根据它的原理,我们还可以探索喷泉实验的各种应用。
第一,根据实验设备和条件进行扩展
比如2002年全国综合试题第29题给出了如图2所示的装置,并要求解释触发喷泉的方法。
通过分析喷泉现象的原理,不难发现。只要打开止水夹,用手(或热毛巾等)加热烧瓶。),氨气受热膨胀,将玻璃管中的空气赶出,氨气与水接触后迅速溶解,使烧瓶内压力降低。你可以有一个喷泉。
二、根据实验中的问题。
比如有同学用HCl气体做喷泉实验时,喷入烧瓶的水不到烧瓶体积的1/3,原因不可能是()。
(a)烧瓶是湿的;(b)装置的气密性不好;(c)水中没有加入石蕊试液;(d)烧瓶中未完全收集HCl。
喷泉实验失败的原因是多方面的,要理清本质,大胆假设。显然(a)、(b)、(d)能使注入烧瓶的水少于烧瓶体积的1/3,所以答案是(c)。
第三,根据实验中的现象。
如图3,学生A将烧瓶装满O2,在反勺燃烧勺中加入白色固体物质,做O2的喷泉实验。实验开始时,用一个凸透镜把太阳光聚焦在燃烧的勺子里的固体上,燃烧的勺子里出现了一阵火光和白烟。等一下,打开橡胶软管上的止水夹。我看到了一个美丽的喷泉。请问他在防烧勺里加了什么物质
综合分析以上实验中的现象,结合喷泉实验的原理,我们很容易认为反勺燃烧勺中加入的物质是白磷。白磷与烧瓶中的O2反应生成P2O5固体,降低了烧瓶中的压力。打开止水夹后,烧杯中的水被压入烧瓶中,形成喷泉。
第四,根据实验中的产品展开。
喷泉实验只能喷液体吗,可以喷其他物质吗?
如图4所示,活塞A、B和C在实验之前都是关闭的。如果我想在这个装置中产生烟雾排放,我该怎么办?想在这个装置里制造双喷泉现象应该怎么做?
分析:挤压胶头滴管,滴管内的水溶解右瓶内的部分NH3,降低瓶内压力。活塞A和B打开时,左瓶的HCl进入右瓶生成NH4Cl固体,导致冒烟。如果此时打开活塞C,烧杯中的水就会压向左右两个烧瓶,导致左瓶中出现红色喷泉,右瓶中出现蓝色喷泉。
第五,根据实验中反应物的膨胀
只有无机气体才会产生喷泉现象吗?
用带有尖头导管的橡胶塞塞住充满乙烯的圆底烧瓶,并根据图5安装仪器。
松开弹簧夹A,通过导管C向装有溴水的锥形瓶中吹入空气,使约10 mL的溴水压入烧瓶中,然后夹紧弹簧夹A..摇动烧瓶,溴水迅速褪色,产生油脂,烧瓶内形成负压。松开弹簧夹A,溴水将自动喷出。喷完约10 mL溴水后,夹住弹簧夹A,摇动烧瓶,溴水很快褪色。重复此操作几次。当喷出的溴水颜色不能完全褪色时,说明烧瓶中的气体已经完全反应。松开弹簧夹B,让蒸馏水喷入烧瓶,形成喷泉。只要反应完全,液体几乎可以装满整个烧瓶。
不及物动词产品浓度的计算和扩展
比如在相同的温度和压力下,用两个体积相同的干烧瓶分别充入①NH3 ②NO2,进行喷泉实验。反应完全后,烧瓶中溶液的物质浓度为()。
(a) ① < ② (b) ① > ② (c) ① = ② (d)无法确定。
解析:①设烧瓶的体积为V L,充入NH3的物质的量为mol。喷泉现象发生后,烧瓶中会充满溶解了NH3的溶液,即溶液的体积为V L,所以烧瓶中溶液的数量浓度为mol/L..
②如果烧瓶的体积为V L,则充入NO2的气体物质的量为mol。发生如下反应:3NO2+2H2O=2HNO3+NO,反应后生成HNO3的物质的量为mol。由于有L气体残留,烧瓶中溶液的体积为L,所以烧瓶中溶液中物质的量浓度也是mol/L .所以答案是(c)。
七、根据逆向思维发展的实验原理。
通常的喷泉实验是试图降低烧瓶内的压力形成负压,使液体喷入烧瓶内。你能增加外面的压力,把液体压进烧瓶吗?请看下面两个例子。
(1)如图6所示的装置,在锥形瓶中加入足够的下列物质,能产生喷泉现象的是()。
(a)碳酸钠和稀盐酸(b)氢氧化钠和稀盐酸。
(c)铜和稀硫酸(d)硫酸铜和氢氧化钠溶液
分析:碳酸钠与盐酸反应可产生大量CO2气体使锥形瓶内压力升高,从而将反应混合物压入烧瓶内。也能形成喷泉。所以答案是(a)。
(2)如图7所示,在锥形瓶外面放一个水槽,在烧瓶中加入酒精,在水槽中加入冰水后,再加入足够的下列物质,就形成了喷泉。问水箱中加入的物质是()。
(a)浓硫酸(b)盐(c)硝酸钾(d)硫酸铜。
解析:浓硫酸溶于水放出热量,可使锥形瓶内的酒精部分汽化并增加锥形瓶内的压力,将酒精压入烧瓶内形成喷泉。答案是(a)。
所以通过化学反应或者一些物理方法,使烧瓶外的压力大于烧瓶内的压力,就可以形成喷泉。
以上两种情况的原理其实都是人工喷泉和火山爆发的原理。
八。喷泉原理的迁移和扩展
如图8所示,锥形瓶装有气体X,滴管装有液体Y..如果你挤压滴管的橡胶头,液体Y会滴入锥形瓶并振荡。过一会儿,气球A就会膨胀。气体x和液体y不可能是()
X
Y
A
NH3
H2O
B
二氧化硫
氢氧化钠溶液
C
二氧化碳
6摩尔/升硫酸溶液
D
highcostofliving高生活费
6摩尔/升硫酸钠溶液
解析:当滴下的液体Y溶解或与锥形瓶内的气体X反应时,锥形瓶内的压力降低,大气压通过导管将空气压入小气球A内,使其膨胀。所以只有(c)不符合要求。这个实验虽然没有产生喷泉现象,但是原理和喷泉实验是一样的。