培優(yōu)提升2噴泉實(shí)驗(yàn)原理及應(yīng)用（教師版）高一化學(xué)培優(yōu)提升與單元評(píng)價(jià)（人教版2019）

培優(yōu)提升2噴泉實(shí)驗(yàn)原理及應(yīng)用【內(nèi)容導(dǎo)航】1．噴泉實(shí)驗(yàn)原理。2．噴泉實(shí)驗(yàn)的有關(guān)計(jì)算。一、噴泉實(shí)驗(yàn)原理1．噴泉實(shí)驗(yàn)原理(1)原理：少量水可快速溶解大量的氣體，使燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速減小，燒瓶?jī)?nèi)外形成較大的壓強(qiáng)差。外界氣體將燒杯中的水壓入上面的燒瓶?jī)?nèi)，形成噴泉。(2)引發(fā)操作：打開彈簧夾，擠壓膠頭滴管的膠頭，或進(jìn)行其他可形成壓強(qiáng)差引發(fā)液體向燒瓶中流動(dòng)噴射的操作。2．噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵(1)裝置的氣密性良好。(2)圓底燒瓶要保持干燥。(3)圓底燒瓶?jī)?nèi)要充滿氣體。(4)燒杯內(nèi)裝入足量的水，以防止因水量不足而造成噴泉停止或不發(fā)生。3．常見能形成噴泉的物質(zhì)組合氣體HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2與O2吸收劑水或NaOH溶液水或鹽酸NaOH溶液水4．噴泉實(shí)驗(yàn)的有關(guān)計(jì)算(1)實(shí)驗(yàn)完成后，溶液充滿燒瓶，溶質(zhì)的物質(zhì)的量與氣體的物質(zhì)的量相同(由體積換算確定)。標(biāo)準(zhǔn)狀況下若燒瓶體積為VL，則有V(aq)＝VL，nB＝eq\f(VL,22.4L·mol－1)cB＝eq\f(nB,Vaq)＝eq\f(\f(VL,22.4L·mol－1),VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(2)若溶質(zhì)由部分氣體轉(zhuǎn)化而成，則依實(shí)際情況判斷。如V體積NO2與O2按4∶1混合后做噴泉實(shí)驗(yàn)，發(fā)生的反應(yīng)為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，則有V(aq)＝VL，nB＝eq\f(4,5)×eq\f(VL,22.4L·mol－1)，cB＝eq\f(\f(\f(4,5)VL,22.4L·mol－1),VL)＝eq\f(1,28)mol·L－1。【交流討論】如圖裝置中，干燥燒瓶?jī)?nèi)盛有某種氣體，燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓滴管的膠頭，下列與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符的是()A．CO2(NaHCO3溶液)/無(wú)色噴泉B．NH3(H2O中含酚酞)/紅色噴泉C．H2S(CuSO4溶液)/黑色噴泉D．HCl(AgNO3溶液)/白色噴泉答案：A解析：二氧化碳難溶于碳酸氫鈉溶液，不能產(chǎn)生壓強(qiáng)差，無(wú)法形成噴泉，A項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符?！練w納小結(jié)】噴泉產(chǎn)生的原因是燒瓶?jī)?nèi)外形成壓強(qiáng)差，由于燒瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)小于燒瓶外的壓強(qiáng)，所以液體會(huì)被壓入燒瓶?jī)?nèi)形成噴泉。(1)如圖甲(或乙)燒瓶?jī)?nèi)的氣體極易溶于水(或易與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng))，從而使燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速降低，在大氣壓作用下，燒杯中的液體迅速向上流動(dòng)，從而形成噴泉。(2)如圖丙錐形瓶?jī)?nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，從而使錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速增大，促使錐形瓶?jī)?nèi)液體迅速向上流動(dòng)，形成噴泉?！炯磳W(xué)即練1】噴泉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。應(yīng)用下列各組氣體—溶液，能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是()選項(xiàng)氣體溶液AH2S稀鹽酸BHCl稀氨水CNO稀H2SO4DCO2飽和NaHCO3溶液答案：B解析：H2S與稀鹽酸、NO與稀H2SO4、CO2與飽和NaHCO3溶液均不反應(yīng)，不能形成噴泉，A、C、D錯(cuò)誤。【即學(xué)即練2】如圖為化學(xué)教學(xué)中所用的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置。某同學(xué)用燒瓶中盛不同成分的氣體進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫助分析實(shí)驗(yàn)后燒瓶中所得溶液的濃度。(假設(shè)是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下完成實(shí)驗(yàn)，且溶質(zhì)不擴(kuò)散)(1)若用HCl氣體，則c(HCl)＝___________________________________________。(2)若用NO2氣體，則c(HNO3)＝_________________________________________。(3)若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合氣體，則c(HNO3)＝_____________________。答案：(1)eq\f(1,22.4)mol·L－1(2)eq\f(1,22.4)mol·L－1(3)eq\f(1,28)mol·L－1解析：設(shè)燒瓶的容積為VL，則氣體的物質(zhì)的量均為eq\f(V,22.4)mol。(1)若是HCl氣體，噴泉后，溶液充滿燒瓶，則溶液的體積為VL，c(HCl)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。(2)若為NO2，噴泉后，溶質(zhì)為HNO3，3NO2＋H2O=2HNO3＋NOeq\f(V,22.4)moleq\f(2,3)×eq\f(V,22.4)mol則噴泉后溶液的體積為eq\f(2,3)VL，c(HNO3)＝eq\f(\f(2,3)×\f(V,22.4)mol,\f(2,3)VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。培優(yōu)提升練習(xí)2噴泉實(shí)驗(yàn)原理及應(yīng)用1．噴泉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，應(yīng)用下列各組氣體和溶液不會(huì)出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是()A．SO2和氨水 B．Cl2和飽和食鹽水 C．NH3和水 D．HCl氣體和水答案：B解析：A．SO2能和氨水迅速反應(yīng)生成亞硫酸銨，圓底燒瓶?jī)?nèi)氣體減少，壓強(qiáng)減小，會(huì)出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象，選項(xiàng)A不符合；B．Cl2難溶于和飽和食鹽水，圓底燒瓶?jī)?nèi)氣體不減少，不能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象，選項(xiàng)B符合；C．NH3極易溶于水，氨氣溶于水時(shí)圓底燒瓶中壓強(qiáng)減小，會(huì)出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象，選項(xiàng)C不符合；D．HCl氣體極易溶于水，圓底燒瓶?jī)?nèi)氣體減少，壓強(qiáng)減小，會(huì)出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象，選項(xiàng)D不符合；答案選B。2．關(guān)于如圖進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是()A．若甲燒瓶?jī)?nèi)是氨氣，要產(chǎn)生噴泉，則燒杯中液體一定呈酸性B．若乙燒瓶?jī)?nèi)是二氧化碳，燒杯中是燒堿溶液，用熱毛巾捂熱燒瓶片刻即可產(chǎn)生噴泉C．若丙裝置中X為HCl，則燒瓶?jī)?nèi)可產(chǎn)生白霧D．若丙裝置中通入氣體為Cl2，則燒瓶?jī)?nèi)一定無(wú)噴泉產(chǎn)生答案：B解析：A選項(xiàng)，氨氣極易溶于水，燒杯中的液體為水也能產(chǎn)生噴泉，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，用熱毛巾捂熱燒瓶，燒瓶?jī)?nèi)氣體膨脹，與NaOH溶液反應(yīng)，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)降低，能產(chǎn)生噴泉，正確；C選項(xiàng)，HCl與NH3反應(yīng)產(chǎn)生NH4Cl固體，產(chǎn)生白煙，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，產(chǎn)生噴泉，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，Cl2與NH3發(fā)生反應(yīng)：3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，能產(chǎn)生噴泉，錯(cuò)誤。故選B。3．下圖是課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的4個(gè)噴泉實(shí)驗(yàn)方案，下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉的是()A．?dāng)D壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開止水夾B．?dāng)D壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D．在裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾答案：B解析：H2難溶于NaOH溶液，不能使燒瓶?jī)?nèi)外形成較大壓強(qiáng)差，故不能引發(fā)噴泉。4．某化學(xué)興趣小組利用圖1裝置制取氨氣并探究氨氣的有關(guān)性質(zhì)。裝置A制取氨氣，若探究氨氣的溶解性，需在K2的導(dǎo)管末端連接圖2裝置中的________裝置(填序號(hào))，當(dāng)裝置D中集滿氨氣后，關(guān)閉K1、K2，打開K3，引發(fā)噴泉的實(shí)驗(yàn)操作是____________________________________________________。答案：Ⅱ或Ⅲ用熱毛巾將燒瓶捂熱(其他合理答案均可)解析：氨氣極易溶于水，不溶于CCl4，需選擇防倒吸裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，因此需選擇圖2中的Ⅱ或Ⅲ。根據(jù)噴泉實(shí)驗(yàn)的原理，要使裝置D發(fā)生噴泉現(xiàn)象。用熱毛巾將燒瓶捂熱，可使D中氨氣受熱膨脹通過導(dǎo)管與水接觸，即產(chǎn)生“噴泉”。5．利用如圖所示的裝置，可以驗(yàn)證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。(1)若要在燒瓶Ⅰ中產(chǎn)生“紅色噴泉”，燒瓶Ⅱ中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是______。(2)若要燒瓶Ⅱ中產(chǎn)生“藍(lán)色噴泉”，燒瓶Ⅰ中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_______。(3)若關(guān)閉b活塞，打開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，在燒瓶中可觀察到的現(xiàn)象是___________。(4)若要在該裝置中產(chǎn)生“紅藍(lán)雙色噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_______________。答案：(1)打開a、b活塞，再用熱毛巾捂熱燒瓶Ⅰ(2)先打開b、c活塞，再擠壓膠頭滴管(3)燒瓶Ⅱ中導(dǎo)管口處產(chǎn)生白煙(4)先打開a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，片刻后，再打開b活塞解析：(1)要使燒瓶Ⅰ中形成“紅色噴泉”，燒瓶Ⅱ中不形成噴泉，應(yīng)打開a、b活塞，用熱毛巾捂熱燒瓶，使HCl和石蕊溶液接觸，從而形成噴泉。(2)要使燒瓶Ⅱ中形成“藍(lán)色噴泉”，燒瓶Ⅰ中不形成噴泉，應(yīng)打開b、c活塞，擠壓膠頭滴管，使水進(jìn)入燒瓶Ⅱ，NH3極易溶于水，從而形成噴泉。(3)只打開a、c活塞，擠壓膠頭滴管使水進(jìn)入燒瓶Ⅱ，NH3極易溶于水，導(dǎo)致燒瓶Ⅱ中氣壓降低，將HCl“吸入”燒瓶Ⅱ與NH3反應(yīng)，故在燒瓶Ⅱ?qū)Ч芸谔幃a(chǎn)生白煙。(4)打開a、c活塞，擠壓膠頭滴管，NH3易溶于水，且和HCl反應(yīng)掉部分，導(dǎo)致燒瓶Ⅰ和燒瓶Ⅱ中壓強(qiáng)都減小，再打開b活塞，石蕊溶液進(jìn)入燒瓶Ⅰ形成紅色噴泉，石蕊溶液進(jìn)入燒瓶Ⅱ形成藍(lán)色噴泉。6．某學(xué)生積極思考產(chǎn)生噴泉的其他方法，并設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。(1)在如圖所示的錐形瓶中，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________(填字母)。A．Cu與稀鹽酸 B．NaHCO3與NaOH溶液C．CaCO3與稀硫酸 D．NH4HCO3與稀鹽酸這種方法產(chǎn)生噴泉的原理是_________________________________________________________。(2)在圖示錐形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)生噴泉。水槽中加入的物質(zhì)可以是________(填字母)。A．濃硫酸B．食鹽C．硝酸鉀 D．硫酸銅這種方法產(chǎn)生噴泉的原理是_________________________________________________________。答案：(1)DNH4HCO3與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，錐形瓶中氣體壓強(qiáng)增大，把液體壓入燒瓶，形成噴泉(2)A濃硫酸溶于水放出大量的熱，使錐形瓶中的酒精汽化，錐形瓶中氣體壓強(qiáng)增大，把酒精壓入燒瓶中形成噴泉解析：(1)Cu與稀鹽酸不反應(yīng)，NaHCO3與NaOH溶液反應(yīng)不產(chǎn)生氣體，不能形成壓強(qiáng)差，故不能形成噴泉；C