专题7 微专题—氨气的喷泉实验原理及应用-讲义（知识梳理+训练）【新教材】2020-2021学年高一化学（苏教版（2019）必修二）

专题七微专题——氨气的喷泉实验原理及应用学案及训练
知识梳理
喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差，常见装置有以下三种。
1．喷泉实验原理
(1)如图甲(或乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应)，从而使烧瓶内气压迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2与O2
吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 NaOH溶液 水
(2)如图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。
2．氨气的喷泉实验成功的关键
(1)装置的气密性良好。
(2)圆底烧瓶要保持干燥。
(3)圆底烧瓶内要充满气体。
(4)烧杯内装入足量的水，以防止因水量不足而造成喷泉停止或不发生。
3．喷泉实验的有关计算
(1)实验完成后，溶液充满烧瓶，溶质的物质的量与气体的物质的量相同(由体积换算确定)。
标准状况下若烧瓶体积为V L，则有V(aq)＝V L，
nB＝
cB＝＝＝ mol·L－1。
(2)若溶质由部分气体转化而成，则依实际情况判断。如体积为V L的NO2与O2的混合气体按4∶1混合后做喷泉实验，发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则有V(aq)＝ V L，nB＝×，
cB＝＝ mol·L－1。
强化训练
1．(2020·驻马店第一中学质检)如图装置中，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(　　)
A．SO2(饱和NaHSO3溶液)/无色喷泉
B．NH3(CuSO4溶液)/蓝色喷泉
C．HCl(石蕊溶液)/红色喷泉
D．H2S(AgNO3溶液)/黑色喷泉
答案　A
解析　SO2在饱和NaHSO3溶液中的溶解度很小，故不能形成喷泉，A项符合题意；NH3极易溶于水生成NH3·H2O，与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，B项不符合题意；HCl极易溶于水，溶液呈酸性，使石蕊溶液呈红色，C项不符合题意；H2S和AgNO3反应生成Ag2S黑色沉淀，D项不符合题意。
2．(2020·沈阳质检)下图是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的是(　　)
A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
B．挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹
C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D．在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹
答案　B
解析　Cl2易溶于CCl4且易和NaOH溶液反应，烧瓶内压强减小，形成喷泉，A项不符合题意；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能形成喷泉，B符合题意；从a处鼓入空气，打开止水夹，HCl和NaCl溶液接触，因为HCl极易溶于水，导致烧瓶内压强降低，可形成喷泉，C项不符合题意；加入生石灰，生石灰和水反应放出大量的热，导致锥形瓶内气压升高，打开止水夹，浓盐酸被压入烧瓶和NH3接触，NH3极易溶于水且和盐酸发生反应，可形成喷泉，D项不符合题意。
3．(2019·江西赣州中学高一期末)某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了如图所示的装置。
(1)在如图所示的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________(填字母)。
A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液
C．Mg与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在图示锥形瓶外放一水槽，锥形瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是________(填字母)。
A．浓硫酸 B．食盐
C．硝酸钾 D．硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)CD　Mg和稀H2SO4反应产生H2，NH4HCO3和稀盐酸反应产生CO2，锥形瓶内气体压强增大，把液体压入烧瓶，形成喷泉　(2)A　浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶中的酒精汽化，锥形瓶中气体压强增大，把酒精压入烧瓶中形成喷泉
解析　根据装置特点，要形成喷泉，必须使锥形瓶气体压强增大，打开止水夹，将锥形瓶内液体压入烧瓶。
4．(2020·哈尔滨德强学校检测)利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。
(1)若要在烧瓶Ⅰ中产生“红色喷泉”，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是______。
(2)若要烧瓶Ⅱ中产生“蓝色喷泉”，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是______________________________________________。
(3)若关闭b活塞，打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是__________。
(4)若要在该装置中产生“红蓝双色喷泉”现象，其操作方法是_________________________。
答案　(1)打开a、b活塞，再用热毛巾捂热烧瓶Ⅰ
(2)先打开b、c活塞，再挤压胶头滴管
(3)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟
(4)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，片刻后，再打开b活塞
解析　(1)要使烧瓶Ⅰ中形成“红色喷泉”，烧瓶Ⅱ中不形成喷泉，应打开a、b活塞，用热毛巾捂热烧瓶，使HCl和石蕊溶液接触，从而形成喷泉。
(2)要使烧瓶Ⅱ中形成“蓝色喷泉”，烧瓶Ⅰ中不形成喷泉，应打开b、c活塞，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶Ⅱ，NH3极易溶于水，从而形成喷泉。
(3)只打开a、c活塞，挤压胶头滴管使水进入烧瓶Ⅱ，NH3极易溶于水，导致烧瓶Ⅱ中气压降低，将HCl“吸入”烧瓶Ⅱ与NH3反应，故在烧瓶Ⅱ导管口处会产生白烟。
(4)打开a、c活塞，挤压胶头滴管，NH3易溶于水，且和HCl反应掉部分，导致烧瓶Ⅰ和烧瓶Ⅱ中压强都减小，再打开b活塞，石蕊溶液进入烧瓶Ⅰ形成红色喷泉，进入烧瓶Ⅱ形成蓝色喷泉。
5．(2020·苍南县嘉禾中学月考)如下图为化学教学中所用的喷泉实验装置。
某同学用烧瓶盛不同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)＝4∶1的混合气体，则c(HNO3)＝_______________________。
答案　(1) mol·L－1
(2) mol·L－1
(3) mol·L－1
解析　设烧瓶的容积为V L，则烧瓶内气体的物质的量都为 mol。
(1)HCl气体形成喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液体积为V L，则c(HCl)＝＝ mol·L－1。
(2)NO2气体形成喷泉后，溶质为HNO3，据化学方程式
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可得形成喷泉后溶液体积为V L，
HNO3的物质的量为× mol，
则c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
(3)因n(NO2)∶n(O2)＝4∶1，n(NO2)＝× mol，混合气体溶于水，溶液充满烧瓶，溶液体积为V L，据化学方程式
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
× mol　　　　× mol
故c(HNO3)＝＝× mol·L－1＝ mol·L－1。