A. 高中化学“喷泉实验”具体内容是什么
要注意的地方:喷泉来实验成功的自关键是:
①盛气体的烧瓶必须干燥,否则甁中有液体,会使瓶口留下空气,形成的喷泉压力不大(喷泉“无力”)
②气体要充满烧瓶;
③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)
④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。
某同学用HCl气体做喷泉实验时,喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的1/3,其原因不可能是( )。
(A)烧瓶潮湿 (B)装置气密性不好(C)水里没有加石蕊试液 (D)烧瓶内未集满HCl
喷泉实验失败的原因很多,要弄清本质进行大胆假设。很明显(A)(B)(D)都能使喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的1/3,所以答案为(C)。
B. 喷泉实验的发生实例
可设计成喷泉实验
氨气(NH3)和氯化氢(HCl)气体均极易溶于水。1体积的水常温下大约分别能溶解700体积的氨气和500体积的氯化氢气体。因此,氨气和氯化氢气体溶于水的实验可设计成喷泉实验。
气态物质发生化学反应生成固态或液态物质的反应可设计成喷泉实验 在500ml圆底烧瓶里收集满氯气(Cl₂),加入约10g氢氧化钙(Ca(OH)2),塞紧带尖嘴的玻璃管的胶塞。小心摇动烧瓶,使氯气跟氢氧化钙充分反应后,将玻璃管插入盛有红颜色水的烧杯中,打开玻璃管上的止水夹,烧瓶内即出现美丽的喷泉。
反应方程式:
2Cl₂+2Ca(OH)₂=Ca(ClO)₂+CaCl₂+2H₂O 在500ml烧瓶内加入10ml浓硝酸(HNO3),再放入一小块铜片。待反应产生的红棕色二氧化氮(NO2)气体赶尽空气充满整个烧瓶时,立即用尖嘴下绑有一团浸湿水的棉团的玻璃管的胶塞塞紧烧瓶瓶口,并将烧瓶固定在铁架台上,将玻璃管插入盛有紫色石蕊试液的烧杯中(装置如图2)。打开玻璃管上的止水夹,轻轻摇动烧瓶,即可产生美丽的红色喷泉。
反应方程式:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)₂+2NO₂+2H₂O
3NO₂+H₂O=2HNO3+NO 在500ml烧瓶中收集满二氧化碳(CO2)气体,小心地加入10ml40%的氢氧化钠(NaOH)溶液,立即用带玻璃尖嘴管的胶塞塞紧(或不加氢氧化钠溶液而直接在尖嘴玻璃管上绑浸有氢氧化钠溶液的棉团)。轻轻摇动烧瓶,待充分反应后,打开插入盛有红色水溶液烧杯中玻璃管上的止水夹,即可形成喷泉。
反应方程式:CO₂+2NaOH Na₂CO3+H₂O 向500ml的烧瓶中先通入氯气(Cl₂),再通入甲烷(CH4),塞紧带尖嘴玻璃管的胶塞,将玻璃管插入盛有水的烧杯中。用200W电灯泡在反光镜配合下照射烧瓶2~3分钟,打开玻璃管上的止水夹,即可形成喷泉。实验完毕后,在烧瓶内液面上出现油层。
反应方程式:CH4+Cl₂=CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl₂=CH₂Cl₂+HCl 用500ml圆底烧瓶排水法收集满氧气(O2)。在带玻璃尖嘴管的胶塞上插入燃烧匙,燃烧匙内放少量红磷(P)。将燃烧匙放在酒精灯火焰上加热,待红磷燃烧后,迅速将燃烧匙伸入圆底烧瓶内,并将烧瓶口用胶塞塞紧(装置如图3)。等反应完成,烧瓶逐渐冷却后,将烧瓶倒置固定在铁架台上,玻璃管伸入盛有紫色石蕊试液的烧杯中。打开玻璃管上的止水夹,即可形成美丽的红色喷泉。
反应方程式:4P+5O₂=2P₂O₅ 用500ml干燥的圆底烧瓶收集满氨气(NH3),瓶口用带玻璃尖嘴管的胶塞塞紧,玻璃管的另一端通过单孔胶塞插入盛有浓盐酸(HCl)的塑料瓶中(装置如图4)。打开玻璃管上的止水夹,用手挤控塑料瓶,使塑料瓶中的氯化氢气体通过玻璃尖嘴进入圆底烧瓶内与氨气接触,即可形成白色的喷烟。
反应方程式:NH3+HCl= NH4Cl
3 液态物质与固态物质反应生成气态物质的反应可设计成喷泉实验 取两支具支试管,用乳胶管将两支管连接起来。在一支试管内放入少量的二氧化锰(MnO₂),管口用带分液漏斗的胶塞塞紧,分液漏斗中装10%的过氧化氢(H₂O₂)溶液。另一支试管内装约2/3体积的红色溶液,管口用带玻璃尖嘴的胶塞塞紧,玻璃管的另一端插入试管内溶液的底部(装置如图5)。打开分液漏斗的旋塞,一次性放入一定量的过氧化氢溶液,然后关闭分液漏斗。过氧化氢分解放出的氧气进入另一试管,将试管内红色溶液压出形成红色喷泉。
反应方程式:2H₂O₂MnO₂2H₂O+O₂ 取一支大试管,管内盛约3/4体积滴加酚酞试液的水溶液。在试管内投入一小块金属钠(Na),立即用带玻璃尖嘴的胶塞塞紧管口。钠与水反应放出氢气,将溶液通过尖嘴压出形成红色喷泉(装置如图6)。
反应方程式:2Na+2H2O=2NaOH+H2
C. 喷泉实验装置图及原理
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扒茄世液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。
实验现象和结论:
实验现象:下方烧杯内的水被迅速倒吸入倒置的烧瓶中,呈现出喷泉状,且水迅速变红,呈现出红色喷泉。随着反应的进行,红色的水最后几乎充满整个烧瓶。
实验结论或原因:氨气极易溶于水,常温常压下,1L水可以溶解大约700L的氨气。假设胶头滴管春肢里的水有3mL,那么这3mL的水可以吸收超过2L的氨气。一个圆底烧瓶的体积大约100mL——500mL不等,很显然这点氨气会被胶头滴管里的水吸收完全。
然后,这个烧瓶压强变小,几乎就成了真空状态。打开弹簧止水夹,烧杯下方的水就会被猛烈地倒吸入烧瓶中形成氨水喷泉,氨水为弱碱性,故溶液变为红色。
D. 氨水喷泉实验原理
就拿氨气氯化氢喷泉实验为例
氨气和氯化氢都极易溶于水 1体积的水可以溶解700体积的氨气和500体积的氯化氢 因此二者都是极易溶于水的物质
用500ml干燥的圆底烧瓶收集满氨气(NH3),瓶口用带玻璃尖嘴管的胶塞塞紧,玻璃管的另一端通过单孔胶塞插入盛有浓盐酸(HCl)的塑料瓶中(装置如图所示)。打开玻璃管上的止水夹,用手挤控塑料瓶,使塑料瓶中的氯化氢气体通过玻璃尖嘴进入圆底烧瓶内与氨气接触,即可形成白色的喷烟 。烧瓶内压强减少,浓盐酸会进入烧瓶,产生白色喷泉。
只要是反应能够造成压强差的反应 都可以设计为喷泉实验 或者是易溶于水的气体、不易溶于水的气体 只要能对压强造成影响 就可以
实验原理图
E. 喷泉实验装置原理是什么
根据克拉伯龙方程(也称理想气体状态方程):PV=nRT,推出P=(nRT)/V (R为常数)。
要使P变小,可改变n、T、V中的一个变量。
所以减小气压的方法有三种:①减少气体的物质的量(n);②降低气体的温度(T);③增大气体的体积(V)。
减少气体的物质的量有两种方法:物理方法与化学方法。
物理方法可把气体抽走或物理溶解,化学方法可通过化学反应或化学溶解;降低气体的温度,我们可以采用冷水浇注或用湿毛巾放于瓶底,也可以把装置转移入较低温的环境;而增大气体的体积,可以采取,升高温度(如:用热水浇注或热毛巾放于瓶底)或改变容器的体积的方法。
对于用化学方法来减少气体的物质的量的方法又和气体的溶解度、吸收液的种类有关。
①气体溶解性大小会对喷泉的形成产生影响。如,易溶于水的气体、在水中溶解度不大的气体、难溶于水的气体;由于它们在水中的溶解度不一样,从而就使得压强的减少不一样,是喷泉能否产生以及喷泉大小的关键。
②吸收液的种类也会对喷泉的形成产生影响,不同的吸收液,与气体之间能否反应、气体在其中溶解度的大小,都决定了喷泉实验的成功与失败
实验过程
实验者用滴管把少量的水挤入一个充满了氨气的干燥容器中。氨气溶解在水中,使容器内产生负压。因此更多的水在大气压的作用下从另一个入口处进入,产生喷泉效应。这一演示实验可用于向初学者介绍气体溶解度和气体定律等基本概念。
其他在水中具有相对较高溶解度的气体,例如氯化氢气体或二氧化硫气体,可用于替代氨气使用。
改进
改进之一是加入酚酞或紫甘蓝作为指示剂,产生彩色效果;另一种方法则是将氨气换成液体蒸汽(如水蒸气)。在这种情况下,实验者需要加热盛有少量水的容器,使之全部变为水蒸气,然后将容器快速降至室温。当其蒸汽压高于室温蒸汽压时,蒸汽会自发凝结为液态,从而产生相似的效果。
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