喷泉实验原理及扩展应用浅探

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1、喷泉实验原理及扩展应用浅探喷泉实验在高中化学中是一个很重要的实验，也是一个富有探究意义的实验。喷泉实验的基本原理是：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。哪些因素能够造成烧瓶内外气体有压强差呢？由理想气体状态方程：PV=nRT,可知影响气体压强的因素有温度、气体的物质的量、气体的体积。产生压强差的措施有以下几种。(1)使温度改变。其他条件不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小。(2)使气体的物质的量改变。使气体物质的量减小，要求气体的溶解度很大，气体与液体反应；使气体物质的量增加，可

2、利用液体易汽化为气体的特点。(3)使气体体积发生改变。1根据实验原理扩展1.1增大压强差检查气密性例如：如何检查图1中装置的气密性？解析：装置A采用微热法：把导管放入水槽中，用双手握住或用酒精灯微热圆底烧瓶，若导管口出现气泡，停止加热导管口有一段水柱，则气密性良好。装置B气密性检查可利用喷泉原理来检验，即：增大压强差检查气密性。具体操作为：关闭活塞，向长颈漏斗中注入一定量的水，使锥形瓶中的液面比长颈漏斗中液面低（增大压强差）。静置一段时间，如果静置一段时间后，长颈漏斗中的液面不下降。该装置的气密性良好。1.2平衡压强差防倒吸实验室制取NH3,并用水吸收时，

3、极易发生喷泉现象。其原理是：当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少,吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内，从而防止吸收液的倒吸。分析气体压强在整个过程中的变化：刚开始时，水进入到漏斗中，表明漏斗内外压强差大；漏斗中的水又回流到烧杯中，表明漏斗内外气压差减小。压强差发生的变化都是通过倒扣的漏斗来实现的，平衡了压强差，防止了倒吸。根据标准装置的防倒吸的原理，可衍生很多功能相同防倒吸的其它装置，如图2所示。1.3平衡压强差可作安全瓶例如：在实验中可以用图3所示的装置制备1,2—

4、二澳乙烷。其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有浓澳水（表面覆盖少量水）。分析：当试管d堵塞时气流不能畅通，压强必然增大，将b中的水压迫到玻璃管中（如果没有b的缓冲作用，将导致烧瓶a的瓶塞被冲出）。水柱上升甚至溢出，不难看出瓶b中减小了压强差，起到了安全瓶的作用，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞。根据安全瓶的原理，可得其它的变化装置，如图4所示。1.4利用压强差排水集气或量气如图5所示装置通入气体后瓶内气体压强增大，导致瓶内外压强差增大，将液体排出从而收集了气体。如果要测量气体的体积，如何操作？待气体冷却至室温，同时上下移动量筒

5、要使量筒里的液面与集气瓶中液面相平且液面不再变化时读数。两液面相平，确保瓶内气压与大气压相等即平衡内外压强差为零，测得气体就是室温条件下的体积，数据精确，误差小。2根据实验原理反向思维拓展通常的喷泉实验是设法减小烧瓶内压强形成负压，使液体喷入烧瓶。能不能增大外面的压强将液体压入烧瓶呢？喷泉实验的原理：烧瓶内外有压强差。可能有两种情况:①减小烧瓶（上瓶）内气体的压强而产生喷泉；②增大锥形瓶(下瓶)内气体的压强产生喷泉。如图7所示，在锥形瓶中加入足量的下列物质，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

6、析：碳酸钠和盐酸反应能产生大量的CO2气体使锥形瓶内的压强增大，从而将反应混合物压入烧瓶。也能形成喷泉。所以答案选(A)oA.浓硫酸B.食盐C.硝酸钾D.硫酸铜分析：浓硫酸溶于水放热，可使锥形瓶内的酒精部分气化而使锥形瓶内压强增大，将酒精压入烧瓶形成喷泉。答案为(A)o因此，通过化学反应或某些物理方法使烧瓶外的压强大于烧瓶内的压强也能形成喷泉。以上两例的原理实际上就是人造喷泉和火山爆发的原理。3根据实验装置和条件拓展解析：通过分析产生喷泉实验的原理和产生压强差的措施，引发喷泉的常见手段有：（1）一般的方法是挤出胶头滴管中的水，打开止水夹（减少气体物质的量）

7、或使液体汽化（增大气体物质的量）。（2）加热：用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热。（3）降温：冰水浇注烧瓶。因而容易找到如下方法：方法一：打开止水夹，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热,氨气受热膨胀，赶出玻璃管内的空气，氨气与水接触后迅速溶解，使烧瓶内压强减小，就能形成喷泉。方法二：打开夹子，用冰水浇注烧瓶，降低烧瓶内氨气的温度，使气体压强减小，水上升与氨气接触进一步减小压强形成喷泉。课本上一个简单的演示实验，可以演变出这么多的问题，说明了化学的博大精深，同时也说明了发散思维的重要性。只要勤于思考，善于总结。就能做到举一反三，融会贯通。