高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――噴泉實驗

噴泉實驗，是高考�？純�(nèi)容，題型的設(shè)計屢有創(chuàng)新，難度在變化中遞增。

●難點磁場

請試做下列題目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

如圖42―1所示，甲學(xué)生在燒瓶中充滿O₂，并在反匙燃燒匙中加入一種白色固體物質(zhì)，欲做O₂的噴泉實驗。實驗開始后，用凸透鏡將日光聚焦于反匙燃燒匙中的固體，燃燒匙內(nèi)出現(xiàn)一陣火光和白煙。等一會兒，打開橡皮管上的止水夾。甲理論分析認(rèn)為，應(yīng)該看到有美麗的噴泉發(fā)生。結(jié)果實驗成功了。請問他在反匙燃燒匙中加入了什么物質(zhì)？

●案例探究

[例題]都能用圖42―2裝置進(jìn)行噴泉實驗的一組氣

體是                                                           圖42―1     

圖42―2

A.HCl和CO₂                                                                                      B.NH₃和CH₄         

C.SO₂和CO₂                                                                                       D.NO₂和NO

命題意圖：考查學(xué)生對噴泉實驗形成的根本原因的認(rèn)識。

知識依托：理化交叉。物理方面，產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)差就能形成噴泉；化學(xué)方面，溶解與反應(yīng)可使氣體大量地減少。

錯解分析：忽視NaOH(aq)可以吸收酸性氣體，而產(chǎn)生噴泉，對A不敢確定，并且漏選C。

解題思路：首先要明確在裝置中可以形成“噴泉”的原因。只要從滴管擠入的液體或溶液，能將燒瓶內(nèi)的氣體大量溶解或與之反應(yīng)，使燒瓶內(nèi)氣體大量地減少，造成燒瓶內(nèi)處于低壓狀態(tài)，此時，打開止水夾，燒杯內(nèi)的液體或溶液將受大氣壓的影響迅速涌入燒瓶內(nèi)，形成美麗的噴泉。

題中，HCl、CO₂、NH₃、SO₂、NO₂都能完全溶于NaOH(aq)：

NaOH＋HCl====NaCl＋H₂O      2NaOH＋CO₂====Na₂CO₃＋H₂O

NaOH＋CO₂====NaHCO₃                    2NaOH＋SO₂====Na₂SO₃＋H₂O

NaOH＋SO₂====NaHSO₃                     2NaOH＋2NO₂====NaNO₃＋NaNO₂＋H₂O

由此進(jìn)行組合，可知答案。

答案：AC

●錦囊妙計

1.形成噴泉的組合

(1)NH₃、HCl、SO₂、NO₂與水組合能形成噴泉。

(2)酸性氣體與NaOH(aq)組合能形成噴泉。

(3)有機(jī)氣體與有機(jī)溶劑組合也能形成噴泉。

(4)O₂、N₂、H₂等不溶于水的氣體，設(shè)計一定實驗條件將其反應(yīng)掉，也能形成噴泉。

2.噴泉的計算

根據(jù)充入燒瓶中液體的體積可以計算燒瓶內(nèi)所盛氣體的純度或平均式量。

3.噴泉的設(shè)計

關(guān)鍵是如何使燒瓶內(nèi)的氣體大量地減少。

●殲滅難點訓(xùn)練

1.(★★★)在體積為1 L的干燥燒瓶中，用排空氣法充入HCl氣體后，測得燒瓶中氣體對氧氣的相對密度為1.082，以此氣體進(jìn)行噴泉實驗，當(dāng)噴泉停止后，進(jìn)入燒瓶中的液體體積是

A.L                          B.L                          C.L                          D.全滿

2.(★★★★)如圖43―3，同溫同壓下，兩個等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿①NH₃、②NO₂，進(jìn)行噴泉實驗。經(jīng)充分反應(yīng)后，瓶內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為

A.①＞②                            B.①＜②                            C.①=②                       D.不能確定

圖42―3

3.(★★★★)噴泉是一種常見的自然現(xiàn)象，其產(chǎn)生原因是存在壓強(qiáng)差。

(1)圖42―4為化學(xué)教學(xué)中所用的噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體，膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。下列組合中不可能形成噴泉的是

A.HCl和H₂O                                                 

BNO₂和H₂O

C.NH₃和H₂O                                                 

DNCO₂和NaOH(aq)

(2)某學(xué)生積極思考產(chǎn)生噴泉的其他辦法，并設(shè)計了如圖42―5所示的裝置。   圖42―4                                                           

①在圖42―5的錐形瓶中，分別加入足量的下列物質(zhì)，反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉的是

A.Cu與稀鹽酸                                                B.NaHCO₃與NaOH(aq)

C.CaCO₃與稀硫酸                                           D.NH₄HCO₃與稀鹽酸

②在圖42―5錐形瓶外放一水槽，錐形瓶中加入酒精，水槽中加入冰水后，再加入足量的下列物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)生了噴泉。水槽中加入的物質(zhì)可以是

A.濃硫酸                                                        B.食鹽   

C.硝酸鉀                                                        D.硫酸銅

這種方法產(chǎn)生噴泉的原理是____________。

③比較圖42―4和圖42―5兩套裝置，從產(chǎn)生噴泉的原理來分析，圖42―5是___________上部燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)，圖42―5是___________下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)(均填“增大”或“減小”)。                         圖42―5      

(3)城市中常見的人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上述___________(填圖42―4或圖42―5)裝置的原理相似。

4.(★★★★★)制取氨氣并完成噴泉實驗。

圖42―6                           圖42―7

(1)寫出實驗室制取NH₃的化學(xué)方程式：                                   。

(2)收集NH₃應(yīng)使用________法，要得到干燥的NH₃可選用________做干燥劑。

(3)用圖42―6裝置進(jìn)行噴泉實驗，上部燒瓶已裝滿干燥NH₃，引發(fā)水上噴的操作是________；該實驗的原理是                                            。

(4)如果只提供如圖42―7的裝置，請說明引發(fā)噴泉的方法                          。

難點磁場

提示：反匙燃燒匙中應(yīng)該是在強(qiáng)光照射下能與O₂發(fā)生反應(yīng)且不生成氣體的物質(zhì)。

答案：白磷

殲滅難點訓(xùn)練

1.C

2.解析：為方便計算，假定燒瓶容積為1 L，則：c(氨水)=mol?L^－1。由于3NO₂＋H₂O====2HNO₃＋NO，所以，c(HNO₃)=

mol?L^－1。

答案：C

3.(1)B

(2)①D    ②A   濃H₂SO₄溶于水放熱，溫度升高，酒精揮發(fā)加快，錐形瓶內(nèi)氣壓增大     ③減少       增大

(3)圖42―5

4.提示：本題(1)~(4)問，難度逐漸增大，體現(xiàn)了現(xiàn)代試題切入容易深入難的特點。(3)問形成噴泉的方法是將膠頭滴管中的水?dāng)D入，目的是使NH₃大量地減少。(4)問沒有膠頭滴管，由連接的導(dǎo)管來完成，可在導(dǎo)管中有一段空氣，只須將它趕出，完成NH₃與H₂O的接觸，就可形成噴泉。趕出導(dǎo)管中空氣的方法有兩個，①熱敷法：在燒瓶上放熱毛巾，燒瓶內(nèi)氣壓增大，空氣被趕出導(dǎo)管；冷敷法：在燒瓶上放包有冰塊的冷毛巾，燒瓶氣壓減小，空氣及水被壓入燒瓶；都能形成噴泉。

答案：(1)2NH₄Cl＋Ca(OH)₂2NH₃↑＋CaCl₂＋2H₂O

(2)向下排空氣      堿石灰(或NaOH固體)

(3)打開止水夾，擠出膠頭滴管中的水      氨氣極易溶于水，致使燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小

(4)打開夾子，用手(或熱毛巾)將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉