高中化学重要考点-喷泉实验

高中化学重要考点一一喷泉实验

喷泉实验具有趣味性、效果性、探究性和综合性，是中学化学实验中的一

个重要的知识点，也是历年高考试题中的热点，题型的设计屡有创新。本

文就喷泉实验的形成原理和试题考查方式进行归纳分析。

一、探究喷泉实验的形成原理

掌握“喷泉实验”形成原理，需要搞清楚：是否只有水

溶性很大的气体才能做喷泉实验？多大溶解度的气体才

能做好喷泉实验？

(一)氨气溶于水的喷泉实验

1、实验原理

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、实验步骤：

(1)组装装置

(2)收集一瓶氨气

(3)挤压胶头滴管，使滴管中的部分水进入烧瓶内

(4)放开夹子

3、实验现象：

烧杯中的水顺着导管被压出，从导管中喷出时，形成红

色喷泉。实验分析：胶头滴管中的部分水进入烧瓶中，

使圆底烧瓶中的氨气溶于水(造成烧瓶内氨气的密度降

低)从而引起压强减小，所以烧瓶内的压强和外压强出

现压强差，压强差把水从导管中压上来，原本已滴有酚

酉太试液的水在喷出时遇氨气反应

(NH3+H2O=NH3-H2O)生成碱性溶液，所以呈红

色。

4、实验结论：

综上所观，形成喷泉的着重点在于气体在溶液中的溶解

性，气体在溶液中溶解性的强弱决定着压强差的大小，

而压强差则直接影响着实验的成败。因此，用于实验的

气体应在该用于实验的溶液中有较强的溶解。

(二)改变压强差的两种方法

1、减小容器内压强

(1)容器内气体极易溶于水，像氨气、氯化氢；

(2)容器内气体极易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸

收，如82与NaOH。

2、增大容器内压强

(1)容器内液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精

等)；

(2)由于发生化学反应导致产生大量气体，压强增大，形

成喷泉！

例如喷雾器、人造喷泉等就利用了此种方法。

"喷泉现象与化学实验中的倒吸现象实质是相同的，即喷

泉的形成相当于倒吸的发生，喷泉的失败相当于倒吸的

避免。"

(三)形成喷泉的组合：

(1)常温常压下)，NH3、HCLSO2、N02与水组合能

形成喷泉。

(2)酸性气体与NaOH(aq)组合能形成喷泉，例如C02

与NaOH,SO2与NaOH等。

(3)有机气体与有机溶剂组合也能形成喷泉。

例题1、在下图装置中，烧瓶中充满干燥气体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b呈喷泉状喷出，最终几乎充满

烧瓶。则a和b分别是()

解析：A项烧杯中的液体能上升至2/3处，不能充满整

个烧瓶；B项的二氧化碳与氢氧化钠反应，

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,能够形成足够的压强

差，使液体充满整个烧瓶，正确；C项不行，因为CI2

在饱和食盐水中的溶解度很小，几乎不溶，不能形成足

够的压强差；D项页可行，原理同B项，正确。

答案：B、D

例题2、在做氯化氢的喷泉实验时，假设实验时所用的

烧瓶容积为250mL,玻璃管长为35cm,胶头滴管内能挤

出约为0.5mL的水，则在0.5mL水中要溶解多少体积的

气体，水才能从尖嘴导管中喷出呢？（假设大气压强为

一个标准大气压）

解析：要使水通过玻璃管喷入烧瓶形成喷泉，瓶内外压

强差必须超过一个特定的值，我们研究玻璃管中的一段

水柱，这段水柱受到瓶内气体压力pS、重力mg及向

上的大气形成的压力poS0要使水柱喷入瓶内，要求：

poS>pS+mg0式中po=pgh,要以水柱计算,一个

标准大气压相当于10.34m水柱产生的压强。题中给出

h为0.35m。从而算出烧瓶内压强要求小于9.99m水

柱产生的压强,减少的压强要求大于0.35m水柱产生的

压强。根据气态方程（pV=nRT）可以求出，压强为

0.35m水柱高、体积为250mL的气体，当压强改变为

1个标准大气压（即10.34m水柱形成的压强）的体积

V的大小为8.50mL。

因而，当滴管内0.5mL的水挤压入烧瓶后，如能溶

解1个标准大气压下8.50mL的以上的氨气，即有喷泉

现象发生。故要求气体的溶解度大于17（8.50/0.5）。

拓展：由本题给出的烧瓶数据不难得到除氨气外，

HBnHCLSO2等气体的溶解度均大于17,均能形成

美丽的喷泉。

二、喷泉实验成功的关犍

①盛气体的烧瓶必须干燥，否则瓶中有液体，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。

例题、（1）判断下列几种气体（括号内为溶剂或反应物溶

液），按如图装置加入，能看到喷泉现象的是（）

A、HC1（比0）B、C02（H20）C、SO2（NaOH溶液）D、NH3

（汽油）

（2）（1）题中能形成喷泉的原因是

（3）某学生试图用氨气和水去做喷泉实验，结果实验失

败，试分析实验失败可能的原因。

解析：

（1）此题起点低，从课本知识点入手须深入理解喷泉实验

的原理,再进行类比迁移。具体思路为：HCI和NH3极

易溶于水形成喷泉，再把概念外延，气体极易溶于某一

溶剂或溶液便形成喷泉，选A、Co

(2)形成喷泉要知其所以然，该小题的能力要求显然高于

(1)小题。气体极易溶解(如有少量水进入后能溶解

大量气体)。导管容器内气体物质的量减小，容器内压

强减小，容器内外产生较大压强差，从而形成喷泉。

(3)实验失败原因的分析则需要学生大胆假设,在理解基

础上需进行创新。其实验失败可能的原因有：制备氨气

时烧瓶潮湿；装置漏气；滴入烧瓶里的水太少，导管又

偏长；或氨气中混入了空气等。

答案：(1)AC

(2)气体极易溶解，导致容器内压强减小，致使容器

内外产生较大压强差，从而形成喷泉

(3)制备氨气时烧瓶潮湿；装置漏气；滴入烧瓶里的

水太少，导管又偏长；氨气中混入了空气等。

三、形成喷泉的方式

1、用"增大压强”的方式形成喷泉

当液柱两端受到气体的压强处于平衡状态时，不会形成

喷泉。但当增大液体进入口端气体的压强时，可以破坏

液柱的平衡，使液柱发生运动而形成喷泉。在体积一定

的情况下，要增大气体压强，可以采用升温的方法或增

加气体的分子数方法。升温可以用热水浇注或用手或热

毛巾等将烧瓶捂热(物理方法)，也可以用放热反应放热升

温(化学方法)；增加气体的分子数可以用打气机打入

部分气体或使液体蒸发（物理方法），也可以用化学反应

产生大量气体而增加气体的分子数（化学方法）。

2、用"减小压强”的方式形成喷泉

当液柱两端受到气体的压强处于平衡状态时，不会形成

喷泉。但当减小喷出端气体的压强时，可以破坏液柱的

平衡，使液柱发生运动而形成喷泉。在体积一定的情况

下，要减小气体压强，可以采用降温的方法或减少气体

的分子数方法。降温可以用冷水浇注（物理方法），也可以

用吸热反应吸热降温（化学方法）；减少气体的分子数

可以用抽气机抽出部分气体（物理方法），也可以让气体

大量溶解于液体之中而减少气体的分子数（化学方或物

理方法）。

例题1、喷泉实验是中学化学的一个重要性质实验，也

是一种自然现象。其产生原因是存在压强差。试根据附

图，回答下列问题：

（1）在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉

的是

A.Cu与稀盐酸

B.NaHCCh与NaOH溶液

C.CaCCh与稀硫酸

D.NH4HCO3与稀盐酸

（2）在图乙的锥形瓶外放一水槽，锥形瓶中加入酒精，

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。水槽中加入的物质不可能是

A.浓硫酸B.生石灰

C.硝酸锈D.烧碱

(3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述

装置的原理相似。

7的如■只提供如图丙的装置，引发喷泉的方法是

解析：

(1)题设的四个选项，既是对常见气体的制备方法的一个

概括，又是对形成喷泉原理的一个深化，答案选D。

(2)浓硫酸、生石灰、烧碱溶于水时，放出大量的热，温

度升高，酒精挥发加快，锥形瓶内压强增大，从而形成

喷泉，而硝酸铉溶于水时，吸收大量的热。故答案为

Co

(3)图甲装置是因为上部烧瓶内气体压强突然减小而产生

压强差形成喷泉；图乙装置恰恰相反，是因为下部锥形

瓶气体压强增大而产生压强差形成喷泉。并将视角转向

生活与自然进行联想和比较。故答案为乙。

(4)方法一、打开止水夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂

热，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；方法二、烧瓶上覆盖冷毛巾或淋洒

冷水，使烧瓶内温度降低，压强减小，从而引发喷泉；

方法三、在烧瓶上涂抹无水乙醇，由于乙醇挥发带走热

量使烧瓶内温度降低，压强减小，引发喷泉。

四、总结喷泉实验后浓度的计算

喷泉实验所得溶液物质的量浓度的计算是近年高考中出

现的一种小类型题，很有特点。本文把这种计算的类型

和解法总结如下

1、气体是溶质：如用HCLHBr、HI、NH3等和水进

行的喷泉实验。

2、气体不是溶质：如用NO2和水、1\1。2和。2的混

合气体和水进行的喷泉实验。

例题1、标准状况下，在两个干燥的圆底烧瓶中分别充

满：①纯净的NH3,②混有少量空气的HC1纯净的NH

3,③纯净的N02,试求所得溶液的浓度。

解析：①设烧瓶的体积为1/L,则充满NH3后气体的物

质的量为V/22.4molo发生喷泉现象后，烧瓶将充满溶

有NH3的溶液，即溶液的体积为VL,所以烧瓶内溶液

的物质的量浓度为1/22.4mol/Lo气体或主要气体是所

得溶液的溶质；②烧瓶中有多少体积的溶质气体，就能

得到多少体积的溶液，即V（溶质气体）二V（溶液），而与

杂质气体无关。则所得溶液的浓度分别为：22.4mol-L-

1。③设烧瓶的体积为VL,则充满N02后气体的物质的

量为V/22.4molo发生如下反应：

3NO2+2H2O=2HNO3+NO,反应后生成HNO3的物

质的量为2/3xV/22.4molo由于剩余1/3PLNO气

体，所以烧瓶中溶液的体积为2/3PL,因此烧瓶内溶液

的物质的量浓度也为1/22.4mol/Lo

例题2、在标准状况下，将02与NO按3：4体积比充满

一个干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，最后