喷泉实验原理

全国卷热考微专题(7)喷泉实验的操作

原理及拓展应用

1．喷泉实验的原理

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。

2．形成喷泉的类型

气体

HClNH

3

CO

2

、Cl

2

、

SO

2

、H

2

S

NO

2

NO

2

、O

2

(4∶1)

吸收

剂

水、NaOH溶

液

水NaOH溶液水水

3.喷泉实验的发散装置及操作方法

以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和

采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等)来形成

喷泉。

设计说明：

(1)装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于试剂

瓶中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH

3

溶解，

烧瓶内形成负压而产生喷泉。

(2)装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气

受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉(或

用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨气溶于水)。

(3)装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒

精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。

(4)装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H

2

S和SO

2

，现象为有淡黄色

粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。

(5)装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的

HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察

到先有白烟产生，后产生喷泉。

(6)装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，

则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。

4．喷泉实验产物的浓度计算

关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况

下的气体进行喷泉实验后物质的量浓度：

(1)HCl、NH

3

、NO

2

气体或它们与其他不溶于水的气体混合时：

溶质的物质量浓度为

1

22.4

mol·L－1。

(2)当NO

2

和O

2

的混合气体的体积比为4∶1时，c(HNO

3

)＝

1

28

mol·L－1。

如图所示：烧瓶中充满了干燥气体a，将滴管中的液体b挤入

烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体c呈喷泉

状喷出，最终几乎充满烧瓶，则a和c分别是()

选项a(干燥气体)c(液体)

ANO

2

水

BCO

2

4mol·L－1盐酸

CCl

2

饱和NaCl溶液

DNH

3

1mol·L－1盐酸

解析：3NO

2

＋H

2

O===2HNO

3

＋NO，能形成喷泉，但水不能充

满烧瓶，A错误；CO

2

不能溶于盐酸，B错误；Cl

2

不溶于饱和NaCl

溶液，不能形成喷泉，C错误。

答案：D

1．下图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正

确的是()

A．该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体

B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水显碱性

C．形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压

D．用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验

解析：Cl

2

在水中的溶解度小，不能形成喷泉。

答案：D

2．四支试管中分别充满NO、SO

2

、NO

2

、Cl

2

中的一种，把它

们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示。其中

原试管充满NO

2

的是()

解析：根据3NO

2

＋H

2

O===2HNO

3

＋NO，剩余气体是反应前的

1

3

，

故B项正确。

答案：B

3.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．CO

2

(NaHCO

3

溶液)/无色喷泉

B．NH

3

(H

2

O中含酚酞)/红色喷泉

C．H

2

S(CuSO

4

溶液)/黑色喷泉

D．HCl(AgNO

3

溶液)/白色喷泉

解析：二氧化碳难溶于碳酸氢钠溶液，不能产生压强差，无法形

成喷泉，A项与实验事实不相符。

答案：A

4．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CCl

4

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NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后

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的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹

解析：H

2

难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，

故不能引发喷泉。

答案：B

5.如图所示，锥形瓶内盛有气体X，滴管内盛有液体Y，若挤压

滴管胶头，使液体Y滴入瓶中，振荡，一会儿可见小气球a鼓起。

气体X和液体Y不可能是()

A．X是HCl，Y是饱和食盐水

B．X是CO

2

，Y是稀硫酸

C．X是SO

2

，Y是NaOH溶液

D．X是NH

3

，Y是NaNO

3

溶液

解析：当滴入的液体Y将锥形瓶中的气体X溶解或发生反应后，

使锥形瓶中的压强减小，大气压通过导管将空气压入小气球a使它鼓

胀起来。CO

2

不溶于稀硫酸也不与其反应，所以不可能是B，其他选

项可使小气球a鼓起。

答案：B

6．如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。

某同学用烧瓶中盛不同成分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NO

2

气体，则c(HNO

3

)＝___________________________。

(3)若用n(NO

2

)∶n(O

2

)＝4∶1的混合气体，则c(HNO

3

)＝

________________。

(4)若用n(NO

2

)∶n(O

2

)＝2∶1的混合气体，则c(HNO

3

)＝

________________。

解析：设烧瓶的容积为VL，则气体的物质的量均为

V

22.4

mol。

(1)若是HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为VL，

c(HCl)＝

V

22.4

mol

VL

＝

1

22.4

mol·L－1。

(2)若为NO

2

，喷泉后，溶质为HNO

3

，

3NO

2

＋H

2

O===2HNO

3

＋NO

V

22.4

mol

2

3

×

V

22.4

mol

则喷泉后溶液的体积为

2

3

VL，

c(HNO

3

)＝

2

3

×

V

22.4

mol

2

3

VL

＝

1

22.4

mol·L－1。

(3)若为n(NO

2

)∶n(O

2

)＝4∶1的混合气体，

n(NO

2

)＝

4

5

×

V

22.4

mol，

4NO

2

＋O

2

＋2H

2

O===4HNO

3

4

5

×

V

22.4

mol

4

5

×

V

22.4

mol

喷泉后，溶质为HNO

3

，溶液充满烧瓶，则c(HNO

3

)＝

4

5

×

V

22.4

mol

VL

＝

4

5

×

1

22.4

mol·L－1＝

1

28

mol·L－1。

(4)若为n(NO

2

)∶n(O

2

)＝2∶1，则反应剩余

1

6

的氧气，溶液充至

烧瓶的

5

6

，溶质为HNO

3

，计算方法同(3)，c(HNO

3

)＝

1

28

mol·L－1。

答案：(1)

1

22.4

mol·L－1(2)

1

22.4

mol·L－1

(3)

1

28

mol·L－1(4)

1

28

mol·L－1

7．喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。

(1)制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。

①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水

上喷的操作是_________________________________。该实验的原理

是________________________________________________。

②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法：_________

______________________________________________________。

(2)利用图3装置，在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________。

A．Cu与稀盐酸B．NaHCO

3

与NaOH溶液

C．CaCO

3

与稀硫酸D．NH

4

HCO

3

与稀盐酸

(3)在图3锥形瓶中加入酒精，瓶外放一水槽，水槽中加入冷水

后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质

可以是________。

A．浓硫酸B．食盐C．硝酸钾D．硫酸铜

(4)从产生喷泉的原理分析，图1、2是________上部烧瓶内的压

强，图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减

小”)。人造喷泉及火山喷发的原理与上述装置图________原理相似。

解析：本题主要考查了喷泉形成的基本原理，即圆底烧瓶内与烧

杯(或锥形瓶)液面外产生压强差。

(1)图1引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管即可。图2

则需先打开止水夹，用热毛巾捂圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去

热毛巾即可。

(2)能在锥形瓶内反应产生气体，使压强大于圆底烧瓶内压强方

可，故应选NH

4

HCO

3

和盐酸，其他要么不反应，要么反应不生成气

体或产生气体很少，故不能形成喷泉。

(3)浓硫酸溶于水放出大量热，使瓶内酒精汽化也会发生喷泉。

(4)图1、2导致上部压强减小，图3导致下部压强增大，人造喷

泉及火山喷发均与图3原理相似。

答案：(1)①打开止水夹，挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶部

分NH

3

溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内水喷入圆底

烧瓶②打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，

移去热毛巾(2)D(3)A(4)减小增大3