2020版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题（7）喷泉实验的操作原理及拓展应用学案

2020版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题（7）喷泉实验的操作原理及拓展应用学案

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 HCl NH3‎ CO2、Cl2、‎ SO2、H2S NO2‎ NO2、O2‎ ‎(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NH3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H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，‎ 6‎ 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、NH3、NO2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 mol·L－1。‎ ‎(2)当NO2和O2的混合气体的体积比为4∶1时，c(HNO3)＝ 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)‎ A NO2‎ 水 B CO2‎ ‎4 mol·L－1盐酸 C Cl2‎ 饱和NaCl溶液 D NH3‎ ‎1 mol·L－1盐酸 解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，能形成喷泉，但水不能充满烧瓶，A错误；CO2不能溶于盐酸，B错误；Cl2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 6‎ 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：Cl2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、SO2、NO2、Cl2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NO2的是(　　)‎ 解析：根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，剩余气体是反应前的，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．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉 B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉 C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉 D．HCl(AgNO3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 6‎ 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：H2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CO2，Y是稀硫酸 C．X是SO2，Y是NaOH溶液 D．X是NH3，Y是NaNO3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。CO2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NO2气体，则c(HNO3)＝___________________________。‎ ‎(3)若用n(NO2)∶n (O2)＝4∶1的混合气体，则c(HNO3)＝________________。‎ ‎(4)若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合气体，则c(HNO3)＝________________。‎ 解析：设烧瓶的容积为V L，则气体的物质的量均为mol。‎ ‎(1)若是HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L，c(HCl)＝＝ mol·L－1。‎ ‎(2)若为NO2，喷泉后，溶质为HNO3，‎ 6‎ ‎3NO2＋H2O===2HNO3＋NO mol　　　× mol 则喷泉后溶液的体积为V L，‎ c(HNO3)＝＝ mol·L－1。‎ ‎(3)若为n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合气体，‎ n(NO2)＝× mol，‎ ‎4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3‎ × mol　　　× mol 喷泉后，溶质为HNO3，溶液充满烧瓶，则c(HNO3)＝＝× mol·L－1＝ mol·L－1。‎ ‎(4)若为n(NO2)∶n(O2)＝2∶1，则反应剩余的氧气，溶液充至烧瓶的，溶质为HNO3，计算方法同(3)，c(HNO3)＝ mol·L－1。‎ 答案：(1) mol·L－1　(2) mol·L－1‎ ‎(3) mol·L－1　(4) 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：_________‎ 6‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(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．NaHCO3与NaOH溶液 C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3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NH4HCO3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NH3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 6‎