高中化學(xué)重要考點-噴泉實驗

高中化學(xué)重要考點一一噴泉實驗

噴泉實驗具有趣味性、效果性、探究性和綜合性，是中學(xué)化學(xué)實驗中的一

個重要的知識點，也是歷年高考試題中的熱點，題型的設(shè)計屢有創(chuàng)新。本

文就噴泉實驗的形成原理和試題考查方式進行歸納分析。

一、探究噴泉實驗的形成原理

掌握“噴泉實驗”形成原理，需要搞清楚：是否只有水

溶性很大的氣體才能做噴泉實驗？多大溶解度的氣體才

能做好噴泉實驗？

(一)氨氣溶于水的噴泉實驗

1、實驗原理

使燒瓶內(nèi)外在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強差，利用大氣壓

將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內(nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形

成噴泉。

2、實驗步驟：

(1)組裝裝置

(2)收集一瓶氨氣

(3)擠壓膠頭滴管，使滴管中的部分水進入燒瓶內(nèi)

(4)放開夾子

3、實驗現(xiàn)象：

燒杯中的水順著導(dǎo)管被壓出，從導(dǎo)管中噴出時，形成紅

色噴泉。實驗分析：膠頭滴管中的部分水進入燒瓶中，

使圓底燒瓶中的氨氣溶于水(造成燒瓶內(nèi)氨氣的密度降

低)從而引起壓強減小，所以燒瓶內(nèi)的壓強和外壓強出

現(xiàn)壓強差，壓強差把水從導(dǎo)管中壓上來，原本已滴有酚

酉太試液的水在噴出時遇氨氣反應(yīng)

(NH3+H2O=NH3-H2O)生成堿性溶液，所以呈紅

色。

4、實驗結(jié)論：

綜上所觀，形成噴泉的著重點在于氣體在溶液中的溶解

性，氣體在溶液中溶解性的強弱決定著壓強差的大小，

而壓強差則直接影響著實驗的成敗。因此，用于實驗的

氣體應(yīng)在該用于實驗的溶液中有較強的溶解。

(二)改變壓強差的兩種方法

1、減小容器內(nèi)壓強

(1)容器內(nèi)氣體極易溶于水，像氨氣、氯化氫；

(2)容器內(nèi)氣體極易與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被吸

收，如82與NaOH。

2、增大容器內(nèi)壓強

(1)容器內(nèi)液體由于受熱揮發(fā)(如濃鹽酸、濃氨水、酒精

等)；

(2)由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生大量氣體，壓強增大，形

成噴泉！

例如噴霧器、人造噴泉等就利用了此種方法。

"噴泉現(xiàn)象與化學(xué)實驗中的倒吸現(xiàn)象實質(zhì)是相同的，即噴

泉的形成相當(dāng)于倒吸的發(fā)生，噴泉的失敗相當(dāng)于倒吸的

避免。"

(三)形成噴泉的組合：

(1)常溫常壓下)，NH3、HCLSO2、N02與水組合能

形成噴泉。

(2)酸性氣體與NaOH(aq)組合能形成噴泉，例如C02

與NaOH,SO2與NaOH等。

(3)有機氣體與有機溶劑組合也能形成噴泉。

例題1、在下圖裝置中，燒瓶中充滿干燥氣體a,將滴

管中的液體b擠入燒瓶內(nèi)，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈

簧夾f,燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿

燒瓶。則a和b分別是()

解析：A項燒杯中的液體能上升至2/3處，不能充滿整

個燒瓶；B項的二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)，

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,能夠形成足夠的壓強

差，使液體充滿整個燒瓶，正確；C項不行，因為CI2

在飽和食鹽水中的溶解度很小，幾乎不溶，不能形成足

夠的壓強差；D項頁可行，原理同B項，正確。

答案：B、D

例題2、在做氯化氫的噴泉實驗時，假設(shè)實驗時所用的

燒瓶容積為250mL,玻璃管長為35cm,膠頭滴管內(nèi)能擠

出約為0.5mL的水，則在0.5mL水中要溶解多少體積的

氣體，水才能從尖嘴導(dǎo)管中噴出呢？（假設(shè)大氣壓強為

一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）

解析：要使水通過玻璃管噴入燒瓶形成噴泉，瓶內(nèi)外壓

強差必須超過一個特定的值，我們研究玻璃管中的一段

水柱，這段水柱受到瓶內(nèi)氣體壓力pS、重力mg及向

上的大氣形成的壓力poS0要使水柱噴入瓶內(nèi)，要求：

poS>pS+mg0式中po=pgh,要以水柱計算,一個

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于10.34m水柱產(chǎn)生的壓強。題中給出

h為0.35m。從而算出燒瓶內(nèi)壓強要求小于9.99m水

柱產(chǎn)生的壓強,減少的壓強要求大于0.35m水柱產(chǎn)生的

壓強。根據(jù)氣態(tài)方程（pV=nRT）可以求出，壓強為

0.35m水柱高、體積為250mL的氣體，當(dāng)壓強改變?yōu)?/p>

1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（即10.34m水柱形成的壓強）的體積

V的大小為8.50mL。

因而，當(dāng)?shù)喂軆?nèi)0.5mL的水?dāng)D壓入燒瓶后，如能溶

解1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下8.50mL的以上的氨氣，即有噴泉

現(xiàn)象發(fā)生。故要求氣體的溶解度大于17（8.50/0.5）。

拓展：由本題給出的燒瓶數(shù)據(jù)不難得到除氨氣外，

HBnHCLSO2等氣體的溶解度均大于17,均能形成

美麗的噴泉。

二、噴泉實驗成功的關(guān)犍

①盛氣體的燒瓶必須干燥，否則瓶中有液體，會使瓶口

留下空氣，形成的噴泉壓力不大（噴泉"無力"）；②氣

體要充滿燒瓶；

③燒瓶不能漏氣（實驗前應(yīng)先檢查裝置的氣密性）；

④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反

應(yīng)。

例題、（1）判斷下列幾種氣體（括號內(nèi)為溶劑或反應(yīng)物溶

液），按如圖裝置加入，能看到噴泉現(xiàn)象的是（）

A、HC1（比0）B、C02（H20）C、SO2（NaOH溶液）D、NH3

（汽油）

（2）（1）題中能形成噴泉的原因是

（3）某學(xué)生試圖用氨氣和水去做噴泉實驗，結(jié)果實驗失

敗，試分析實驗失敗可能的原因。

解析：

（1）此題起點低，從課本知識點入手須深入理解噴泉實驗

的原理,再進行類比遷移。具體思路為：HCI和NH3極

易溶于水形成噴泉，再把概念外延，氣體極易溶于某一

溶劑或溶液便形成噴泉，選A、Co

(2)形成噴泉要知其所以然，該小題的能力要求顯然高于

(1)小題。氣體極易溶解(如有少量水進入后能溶解

大量氣體)。導(dǎo)管容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)壓

強減小，容器內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強差，從而形成噴泉。

(3)實驗失敗原因的分析則需要學(xué)生大膽假設(shè),在理解基

礎(chǔ)上需進行創(chuàng)新。其實驗失敗可能的原因有：制備氨氣

時燒瓶潮濕；裝置漏氣；滴入燒瓶里的水太少，導(dǎo)管又

偏長；或氨氣中混入了空氣等。

答案：(1)AC

(2)氣體極易溶解，導(dǎo)致容器內(nèi)壓強減小，致使容器

內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強差，從而形成噴泉

(3)制備氨氣時燒瓶潮濕；裝置漏氣；滴入燒瓶里的

水太少，導(dǎo)管又偏長；氨氣中混入了空氣等。

三、形成噴泉的方式

1、用"增大壓強”的方式形成噴泉

當(dāng)液柱兩端受到氣體的壓強處于平衡狀態(tài)時，不會形成

噴泉。但當(dāng)增大液體進入口端氣體的壓強時，可以破壞

液柱的平衡，使液柱發(fā)生運動而形成噴泉。在體積一定

的情況下，要增大氣體壓強，可以采用升溫的方法或增

加氣體的分子數(shù)方法。升溫可以用熱水澆注或用手或熱

毛巾等將燒瓶捂熱(物理方法)，也可以用放熱反應(yīng)放熱升

溫(化學(xué)方法)；增加氣體的分子數(shù)可以用打氣機打入

部分氣體或使液體蒸發(fā)（物理方法），也可以用化學(xué)反應(yīng)

產(chǎn)生大量氣體而增加氣體的分子數(shù)（化學(xué)方法）。

2、用"減小壓強”的方式形成噴泉

當(dāng)液柱兩端受到氣體的壓強處于平衡狀態(tài)時，不會形成

噴泉。但當(dāng)減小噴出端氣體的壓強時，可以破壞液柱的

平衡，使液柱發(fā)生運動而形成噴泉。在體積一定的情況

下，要減小氣體壓強，可以采用降溫的方法或減少氣體

的分子數(shù)方法。降溫可以用冷水澆注（物理方法），也可以

用吸熱反應(yīng)吸熱降溫（化學(xué)方法）；減少氣體的分子數(shù)

可以用抽氣機抽出部分氣體（物理方法），也可以讓氣體

大量溶解于液體之中而減少氣體的分子數(shù)（化學(xué)方或物

理方法）。

例題1、噴泉實驗是中學(xué)化學(xué)的一個重要性質(zhì)實驗，也

是一種自然現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是存在壓強差。試根據(jù)附

圖，回答下列問題：

（1）在圖乙的錐形瓶中，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.NaHCCh與NaOH溶液

C.CaCCh與稀硫酸

D.NH4HCO3與稀鹽酸

（2）在圖乙的錐形瓶外放一水槽，錐形瓶中加入酒精，

水槽中加入冷水后，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)不可能是

A.濃硫酸B.生石灰

C.硝酸銹D.燒堿

(3)城市中常見的人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上述

裝置的原理相似。

7的如■只提供如圖丙的裝置，引發(fā)噴泉的方法是

解析：

(1)題設(shè)的四個選項，既是對常見氣體的制備方法的一個

概括，又是對形成噴泉原理的一個深化，答案選D。

(2)濃硫酸、生石灰、燒堿溶于水時，放出大量的熱，溫

度升高，酒精揮發(fā)加快，錐形瓶內(nèi)壓強增大，從而形成

噴泉，而硝酸鉉溶于水時，吸收大量的熱。故答案為

Co

(3)圖甲裝置是因為上部燒瓶內(nèi)氣體壓強突然減小而產(chǎn)生

壓強差形成噴泉；圖乙裝置恰恰相反，是因為下部錐形

瓶氣體壓強增大而產(chǎn)生壓強差形成噴泉。并將視角轉(zhuǎn)向

生活與自然進行聯(lián)想和比較。故答案為乙。

(4)方法一、打開止水夾，用手(或熱毛巾等)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；方法二、燒瓶上覆蓋冷毛巾或淋灑

冷水，使燒瓶內(nèi)溫度降低，壓強減小，從而引發(fā)噴泉；

方法三、在燒瓶上涂抹無水乙醇，由于乙醇揮發(fā)帶走熱

量使燒瓶內(nèi)溫度降低，壓強減小，引發(fā)噴泉。

四、總結(jié)噴泉實驗后濃度的計算

噴泉實驗所得溶液物質(zhì)的量濃度的計算是近年高考中出

現(xiàn)的一種小類型題，很有特點。本文把這種計算的類型

和解法總結(jié)如下

1、氣體是溶質(zhì)：如用HCLHBr、HI、NH3等和水進

行的噴泉實驗。

2、氣體不是溶質(zhì)：如用NO2和水、1\1。2和。2的混

合氣體和水進行的噴泉實驗。

例題1、標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在兩個干燥的圓底燒瓶中分別充

滿：①純凈的NH3,②混有少量空氣的HC1純凈的NH

3,③純凈的N02,試求所得溶液的濃度。

解析：①設(shè)燒瓶的體積為1/L,則充滿NH3后氣體的物

質(zhì)的量為V/22.4molo發(fā)生噴泉現(xiàn)象后，燒瓶將充滿溶

有NH3的溶液，即溶液的體積為VL,所以燒瓶內(nèi)溶液

的物質(zhì)的量濃度為1/22.4mol/Lo氣體或主要氣體是所

得溶液的溶質(zhì)；②燒瓶中有多少體積的溶質(zhì)氣體，就能

得到多少體積的溶液，即V（溶質(zhì)氣體）二V（溶液），而與

雜質(zhì)氣體無關(guān)。則所得溶液的濃度分別為：22.4mol-L-

1。③設(shè)燒瓶的體積為VL,則充滿N02后氣體的物質(zhì)的

量為V/22.4molo發(fā)生如下反應(yīng)：

3NO2+2H2O=2HNO3+NO,反應(yīng)后生成HNO3的物

質(zhì)的量為2/3xV/22.4molo由于剩余1/3PLNO氣

體，所以燒瓶中溶液的體積為2/3PL,因此燒瓶內(nèi)溶液

的物質(zhì)的量濃度也為1/22.4mol/Lo

例題2、在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將02與NO按3：4體積比充滿

一個干燥燒瓶，將燒瓶倒置于水中，最后