2019版高考化学复习喷泉实验的操作原理及拓展应用学案新人教版.pdf
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1、6 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HCl NH3 CO2、Cl2、 SO2、H2S NO2 NO 、O2、 (43) NO2、O2 (41) 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 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( ) 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
2、 液沿导管进入烧瓶中,导致大量的NH3溶解,烧瓶内形成负压而产生喷泉。 (2) 装置( ) 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,烧瓶内形成负压而产生喷泉) 。 (3) 装置( ) 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( ) 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。 (5) 装置( ) 打开处的止水夹并向烧瓶
3、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处的止水夹,观察到先有白烟产生,后产生喷泉。 (6) 装置( ) 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)HCl 、NH3、NO2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 1 22.4 molL 1。 (2) 当是 NO2和 O2的混合气体且体积比为41 时,c(HNO3) 1 28 molL 1。 1如图是实验室进
4、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,说明氨水呈碱性 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 D用氯气代替氨气,利用此装置也可进行喷泉实验 解析:选 D。Cl2在水中的溶解度小,不能形成喷泉。 2如图所示的装置中,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( ) ACO2(NaHCO 3溶液 )/ 无色喷泉 BNH3(H2O中含酚酞 )/ 红色喷泉 CH2S(CuSO4溶液 )/ 黑色喷泉 DHCl(AgNO3溶液 )/ 白色喷泉 解析:
5、选 A。CO2在 NaHCO3溶液中的溶解度很小,因此不能形成喷泉;NH3极易溶于水生 成 NH3H2O,NH3H2O发生电离生成OH ,使酚酞显红色;H2S和 CuSO 4溶液反应生成CuS黑 色沉淀; HCl 极易溶于水,且和 AgNO3发生反应生成白色沉淀。 3. 中学实验中, 通常利用如图所示的装置进行喷泉实验,来验证气体的溶解性,下列有 关说法不正确的是( ) A用胶头滴管加入液体后,由于气体的溶解,使瓶内压强减小,导致瓶内压强小于外 界压强,从而形成喷泉 B选用合适的溶液,CO2也能用于做喷泉实验 CHCl、NH3和 SO2均能用该装置做喷泉实验 D用 NO2和 N2O4的混合气体
6、做喷泉实验,烧瓶中将充满稀硝酸 解析:选 D。本题综合考查了喷泉实验的原理,即由于气体溶于水或某种溶液,导致烧 瓶内的压强迅速减小,与外界产生足够的压强差,从而形成喷泉,A正确; CO2能与 NaOH 等 强碱溶液反应,从而被吸收,也能与外界产生很大的压强差,故能形成喷泉,B 正确; NH3 和 HCl 属于极易溶于水的气体,SO2可以与 NaOH 溶液等反应,故均能形成喷泉,C正确; NO2 和 N2O4与水反应后有NO生成,故液体不能充满烧瓶,D错误。 4如图是某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 喷泉现象的是 ( ) A挤压装置的胶头滴管使CCl4全部进入
7、烧瓶,片刻后打开止水夹 B挤压装置的胶头滴管使NaOH 溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹 C用鼓气装置从装置的a 处不断鼓入空气并打开止水夹 D向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 解析:选 B。氯气易溶于有机溶剂四氯化碳,烧瓶中的气体压强就会减小,故能形成喷 泉;氢气不溶于水,也不会和氢氧化钠反应,所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化,故 不能形成喷泉; 用鼓气装置从装置的a 处不断鼓入空气,使锥形瓶中液体进入烧瓶中,氨 气极易溶于水, 烧瓶中的气体压强就会减小,故能形成喷泉;浓硫酸溶于水时放热,使得浓 氨水受热分解产生氨气,和氯化氢气体反应,烧瓶中的气体压强就会减小,故能形成喷泉
8、。 5. 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 NO2气体,则c(HNO3) _。 (3) 若用n(NO2) n(O2) 41 的混合气体,则c(HNO3) _。 (4) 若用n(NO2) n(O2) 21 的混合气体,则c(HNO3) _。 解析:设烧瓶的容积为V L ,则气体的物质的量均为 V 22.4 mol 。 (1) 若是 HCl 气体,喷泉后,溶液充满烧瓶,则溶液的体积为VL,c(HCl
9、) V 22.4 mol V L 1 22.4 molL 1。 (2) 若为 NO2,喷泉后,溶质为HNO 3, 3NO2H2O=2HNO 3NO V 22.4 mol 2 3 V 22.4 mol 则喷泉后溶液的体积为 2 3V L , c(HNO3) 2 3 V 22.4 mol 2 3 V L 1 22.4 molL 1。 (3) 若为n(NO2) n(O2) 41 的混合气体, n(NO2) 4 5 V 22.4 mol , 4NO2O22H2O=4HNO3 4 5 V 22.4 mol 4 5 V 22.4 mol 喷泉后,溶质为HNO 3,溶液充满烧瓶,则c(HNO3) 4 5 V
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