2019版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题(7)喷泉实验的操作原理及拓展应用学案

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

气体

吸收剂

HCl

水、NaOH 溶液

NH 3

水 CO 2、Cl 2、 SO 2、H 2S

NaOH 溶液

NO 2

水 NO 2、O 2

(4∶1)

水

3.喷泉实验的发散装置及操作方法

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 NH 3 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 H 2S 和 SO 2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内

3

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

(1)HCl 、NH 3、NO 2 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

22.4

mol ·L －1。

1

(2)当 NO 2 和 O 2 的混合气体的体积比为 4∶1 时，c (HNO 3)＝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(

)

选项

A

B

C

D

a(干燥气体)

NO 2 CO 2 Cl 2 NH 3

c(液体)

水

4 mol ·L －1 盐酸

饱和 NaCl 溶液

1 mol ·L －1 盐酸

解析：3NO 2＋H 2O===2HNO ＋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

3

A 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()

1

解析：根据3NO

2

＋H

2

O===2HNO＋NO，剩余气体是反应前的

3

，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

2

O中含酚酞)/红色喷泉

C．H

2

S(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，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CCl

4

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

解析：设烧瓶的容积为 V L ，则气体的物质的量均为 mol 。

22.4 (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)＝ ＝

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：H 2 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 CO 2，Y 是稀硫酸

C ．X 是 SO 2，Y 是 NaOH 溶液

D ．X 是 NH 3，Y 是 NaNO 3 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。CO 2 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 NO 2 气体，则 c (HNO 3)＝___________________________。

(3)若用 n (NO 2)∶n (O 2)＝4∶1 的混合气体，则 c (HNO 3)＝________________。 (4)若用 n (NO 2)∶n (O 2)＝2∶1 的混合气体，则 c (HNO 3)＝________________。

V

22.4

V

mol

V L

1

22.4

mol ·L －1。

(2)若为 NO 2，喷泉后，溶质为 HNO 3，

22.4

3 22.4

则喷泉后溶液的体积为 V L ，

3

22.4 1 c (HNO 3)＝ 2 22.4 V L 3

5

5 22.4 5 22.4 5 22.4 4 1 1 喷泉后，溶质为 HNO 3，溶液充满烧瓶，则 c (HNO 3)＝ V L 5 22.4 28 3

1 22.4 22.4 28 28

3NO 2＋H 2O===2HNO ＋NO

V

2 V

mol

× mol

2

3

2 V

× mol ＝ mol ·L －1。

3

(3)若为 n (NO 2)∶n (O 2)＝4∶1 的混合气体，

n (NO 2)＝4×

V

22.4 mol ，

4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 4 V 4 V × mol × mol

4 V

× mol

＝ × mol ·L －1＝

mol ·L －1。

1 5

(4)若为 n (NO 2)∶n (O 2)＝2∶1，则反应剩余6的氧气，溶液充至烧瓶的6，溶质为 HNO 3，

计算方法同(3)，c (HNO 3)＝28

mol ·L －1。

1 1

答案：(1) mol ·L －1 (2) mol ·L －1

1 1

(3) mol ·L －1 (4) mol ·L －1

7．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)制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。

①用图 1 装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是

_________________________________

。 该 实 验 的 原 理 是

________________________________________________。

5

______________________________________________________。

(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

C ．CaCO 3 与稀硫酸

B ．NaHCO 3 与 NaOH 溶液 D ．NH 4HCO 3 与稀盐酸

(3)在图 3 锥形瓶中加入酒精，瓶外放一水槽，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列

物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是________。

A ．浓硫酸

B ．食盐

C ．硝酸钾

D ．硫酸铜

(4)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”)。人造喷泉及火山喷发的原理与上述装

置图________原理相似。

解析：本题主要考查了喷泉形成的基本原理，即圆底烧瓶内与烧杯(或锥形瓶)液面外产

生压强差。

(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，用

热毛巾捂圆底烧瓶，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，使压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选 NH 4HCO 3 和盐

酸，其他要么不反应，要么反应不生成气体或产生气体很少，故不能形成喷泉。

(3)浓硫酸溶于水放出大量热，使瓶内酒精汽化也会发生喷泉。

(4)图 1、2 导致上部压强减小，图 3 导致下部压强增大，人造喷泉及火山喷发均与图 3

原理相似。

答案：(1)①打开止水夹，挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶部分 NH 3 溶于少量水中，

使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内水喷入圆底烧瓶

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)A (4)减小 增大 3