2021年高考化学总复习第四章《非金属及其化合物》专题突破18喷泉实验及拓展应用
2021年高考化学总复习第四章《非金属及其化合物》
专题突破18喷泉实验及拓展应用
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
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂。
气体HCl NH3
CO2、Cl2、
SO2、H2S
NO2
NO、O2、
(4∶3)
NO2、O2
(4∶1) 吸收剂
水、NaOH
溶液
水NaOH溶液水水水
3.喷泉实验的发散装置及操作方法
喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，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：装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，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
溶于水)。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。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。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。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所得溶液的物质的量浓度：
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时：所得溶液的物质的量浓度为1
22.4 mol·L－1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝1
28mol·L
－1。
1.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．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉
B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉
C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉
D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉
答案 A
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。
2．(2018·沈阳质检)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
答案 B
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。
3.如下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)＝2∶1的混合气体，则c(HNO3)＝。
答案(1)
1
22.4mol·L
－1(2)
1
22.4mol·L
－1 (3)
1
28mol·L
－1
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 22.4 mol V L ＝1
22.4
mol·L －1。 (2)若为NO 2，喷泉后，溶质为HNO 3，
3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO
V 22.4 mol 23×V 22.4
mol 则喷泉后溶液的体积为23
V L ， c (HNO 3)＝23×V 22.4 mol 23
V L ＝122.4 mol·L －1。 4．(2020·合肥检测)利用如图所示的装置，可以验证NH 3和HCl 的有关性质。实验前a 、b 、c 活塞均关闭。
(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是 。
(2)若先打开a 、c 活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是 。
(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是 。 若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是 。 答案 (1)先打开a 、b 活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a 、b 活塞)
(2)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟
(3)先打开a 、c 活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a 活塞，挤压胶头滴管，再打开c 活塞)，片刻后，关闭a 活塞，然后打开b 活塞 先打开a 、c 活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a 活塞，挤压胶头滴管，再打开c 活塞)，片刻后，打开b 活塞
解析 (1)打开a 、b 活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，由于NH 3极易溶于水，使烧瓶内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中，形成喷泉。
(2)先打开a 、c 活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，烧瓶Ⅱ中的压强迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl 气体会进入到烧瓶Ⅱ中，且与NH 3化合生成NH 4Cl 而产生白烟。
(3)在(2)基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；若打开b活塞，不关闭a活塞，烧瓶中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中，形成双喷泉。