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高三化學攻關三十六法之――噴泉實驗

噴泉實驗，是高考�？純热荩�題型的設計屢有創新，難度在變化中遞增。

●難點磁場

請試做下列題目，然后自我界定學習本篇是否需要。

如圖42―1所示，甲學生在燒瓶中充滿O₂，并在反匙燃燒匙中加入一種白色固體物質，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，燃燒匙內出現一陣火光和白煙。等一會兒，打開橡皮管上的止水夾。甲理論分析認為，應該看到有美麗的噴泉發生。結果實驗成功了。請問他在反匙燃燒匙中加入了什么物質？

●案例探究

[例題]都能用圖42―2裝置進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：考查學生對噴泉實驗形成的根本原因的認識。

知識依托：理化交叉。物理方面，產生一定的壓強差就能形成噴泉；化學方面，溶解與反應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，能將燒瓶內的氣體大量溶解或與之反應，使燒瓶內氣體大量地減少，造成燒瓶內處于低壓狀態，此時，打開止水夾，燒杯內的液體或溶液將受大氣壓的影響迅速涌入燒瓶內，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)有機氣體與有機溶劑組合也能形成噴泉。

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

2.噴泉的計算

根據充入燒瓶中液體的體積可以計算燒瓶內所盛氣體的純度或平均式量。

3.噴泉的設計

關鍵是如何使燒瓶內的氣體大量地減少。

●殲滅難點訓練

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，以此氣體進行噴泉實驗，當噴泉停止后，進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，進行噴泉實驗。經充分反應后，瓶內溶液的物質的量濃度為

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象，其產生原因是存在壓強差。

(1)圖42―4為化學教學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)某學生積極思考產生噴泉的其他辦法，并設計了如圖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，反應后可能產生噴泉的是

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，結果也產生了噴泉。水槽中加入的物質可以是

A.濃硫酸                                                        B.食鹽   

C.硝酸鉀                                                        D.硫酸銅

這種方法產生噴泉的原理是____________。

③比較圖42―4和圖42―5兩套裝置，從產生噴泉的原理來分析，圖42―5是___________上部燒瓶內氣體壓強，圖42―5是___________下部錐形瓶內氣體壓強(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的化學方程式：                                   。

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

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

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

難點磁場

提示：反匙燃燒匙中應該是在強光照射下能與O₂發生反應且不生成氣體的物質。

答案：白磷

殲滅難點訓練

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，酒精揮發加快，錐形瓶內氣壓增大     ③減少       增大

(3)圖42―5

4.提示：本題(1)~(4)問，難度逐漸增大，體現了現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擠入，目的是使NH₃大量地減少。(4)問沒有膠頭滴管，由連接的導管來完成，可在導管中有一段空氣，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，燒瓶內氣壓增大，空氣被趕出導管；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，致使燒瓶內氣體壓強迅速減小

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