有关喷泉实验的进一步研究
喷泉实验的本质是：气体在液体中溶解度很大，产生足够的压强差（负压），则打开活塞后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中。
成功的关键是：（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）。 实验时，水不能充满整个原因可能是：（1）装置漏气。（2）注入的水太少或导管太长，使水只能沿导管上升但无法进入烧瓶形成喷泉。（3）烧瓶不干燥。（4）气体溶解度不大或溶液选择不当。 课本上着重以NH3为例介绍喷泉实验。由于NH3与水能以1∶700的体积比溶解（原因：NH3是极性分子，水是极性溶剂，故\"相似相溶\"；且NH3 能与H2O形成氢键，故NH3极易溶于水），且溶解后溶液呈碱性，故预先在烧杯（水槽）中的水滴加酚酞试剂，则打开活塞后，可看到红色喷泉，现象明显，十分美丽。
理论上，并非只有易溶于水的气体（HCl、NH3、HBr……）才可作此实验，只要能满足一定的溶解度即可。因此，我们将其作为探讨的重点，常见的气体和溶液有：（1）CO2、H2S、SO2、Cl2、NO2 等气体和NaOH溶液；（2）NH3 和HCl溶液……而由\"喷泉\"，我们也得到了某些启发--是否只能\"喷泉\"，还能喷出别的一些什么吗？
经过组员们的认真探讨和积极思索，我们想到了几十种实验方案、建议，包括药品的选择和实验装置的改进等等，并且也从网络、书籍、报刊上寻找有关的资料、信息、建议等，以拓宽我们的思路。例如：用金属镁和碘单质，以水做催化剂，做一个紫色的喷烟实验（该反应放出大量的热使未反应的碘颗粒扩散出来，有碘升华和水蒸发，形成紫色烟雾）；在装满水的U形管中用铁丝插入一小块金属Na，在U形管另一端加一根尖嘴管，水中预先加少量酚酞，也可形成红色喷泉。
最后，经过反复比较、讨论，以及对实验情况作出估计后，我们确定了三个实验方案： （1） 用二氧化碳和氢氧化钠溶液做喷泉实验； （2） 用氨气和氯化氢气体做喷烟喷泉实验；
（3） 用硫酸铝和碳酸氢钠溶液做喷泡沫实验（加发泡剂） （详见实验报告）
我们于12月21日下午在学校的实验室里做了以上实验，结果基本成功。但也有部分失败，因为我们对实验的估计还不是十分充分，操作时的一些细节并未注意到，尤其是一些基本操作仍不太熟练。 所以，我们以后将更加重视实验能力的培养。本次研究性学习也提高了我们对化学的兴趣，今后我们将以更大的热情去学好化学这一门功课。
教师点评：本小组选择以题是结合课内学习时对喷泉实验现象的兴趣。为了进一步总结和更详细弄
清原理，拓宽知识而提出该课题。同学们通过分工搜集资料，提出方案，亲自动手做实验，从实验中理解原理，并培养了自己的实验操作能力和科学研究的方法，懂得了实践出真知的辩证科学原理。通过写实验报告，体验科学研究的实践--认识--再实践--再认识的总结学习科学方法。同学们的体会是：拓宽了知识，培养了动手能力，重视了实验操作，提高了学科学兴趣。
附：HCl气体的制取
实验用品：
三角架，石棉网，酒精灯，导管，分液漏斗，双孔胶塞，圆底烧瓶（用来收集气体），漏斗，大烧杯，橡胶管，带铁圈的铁架台，小型的圆底烧瓶，火柴，夹子。 NaCl固体，浓硫酸，水。 实验步骤：
1）.如图连接好装置，打开夹子A，B；
2）.往小型的圆底烧瓶中加入NaCl固体，往分液漏斗加入浓硫酸；
3）.打开分液漏斗的活塞，是浓硫酸逐滴滴入，加热，直到倒漏斗里的水将要沿倒漏斗倒流回导管时，停止加热，关闭夹子A，B；
注意事项：
1） 硫酸为浓溶液，故要小心使用；
2） NaCl固体应较干燥否则会有大量水蒸气产生，沿导管进入大烧瓶，导致无法收集到满瓶HCl气体。
过程及现象
过程 为加热之前NaCl的色态 加热NaCl和浓硫酸 白色晶体 现象 有很多气泡产生，剧烈反应 备注 NaCl+H2SO3=NaHSO4+HCl NaHSO4+ NaCl=Na2SO4+ HCl 停止加热后，反应装置的剩余物 白色固体 此白色固体为NaHSO4和Na2SO4的混合物 一般来说,用来做喷泉实验的气体(用水作吸收剂的情况下)都为溶解度很大的气体,如NH3(常温下一体积水能溶解700体积氨).本实验则研究在不用水做吸收剂的情况,对于平时不用作喷泉实验的气体(本实验采用NaOH溶液作吸收剂,采用CO2气体作喷泉实验中充满圆底气体)的喷泉实验.并做HCl气体(NaOH溶液作吸收剂)的喷泉实验来做对照. 实验目的:
1) 加深对喷泉实验中,吸收剂的作用的理解,认识到喷泉实验之所以能喷泉的变质.
2) 进一步探讨喷泉实验之所以能形成的条件,提出用不同的气体、不同的吸收剂做喷泉实验。 3) 对比CO2和HCl的溶解度及喷泉实验效果。 实验用品：
带铁圈的铁架台、圆底烧瓶、锥型瓶、导管、橡胶管、夹子、滴管、双孔胶塞、长颈漏斗、酒精灯、水槽、木条、火柴
CaCO3、稀盐酸、30%NaOH溶液、酚酞、水、HCl气体（制取见\"附：HCl气体的制取） 实验步骤
1） 将CaCO3放入锥形瓶中，连接好装置如图
2） 将稀盐酸倒入长颈漏斗中，打开夹子，用向上排空气集气法收集CO2气体。用燃着的木条验满（用燃着的木条放在圆底瓶口附近，若木条熄灭，则CO2以满瓶）。
3） CO2满瓶后关闭夹子，将带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入30%的NaOH溶液）的塞子紧烧瓶瓶口，按图连接好装置。
4） 往水糟加入水，滴上酚酞试液。
5） 挤压滴管的胶头，使NaOH溶液进入烧瓶，振荡，使NaOH溶液充分与CO2反应，打开夹子观察观象
6） 取一瓶已充满HCl气体的圆底烧瓶，用HCl代替CO2，重复第3-5的步骤，（水槽中的水不必加酚酞） 注意事项
1） 圆底烧瓶要干燥
2） 装置的气密性要好，不能漏气 实验现象及过程（见表1）
结论：在两种情况所用的吸收剂NaOH，可看作用量相同。不过由于其浓度不够大，不足以使烧瓶内的CO2、HCl全部反应，所以剩余的那部分气体有一些会溶在NaOH溶液所含的水中。因为HCl的溶解度很大（1体积水可溶解500体积HCl）可看作它全部被NaOH溶液吸收了；CO2则溶解度较小（1体积水只能溶解1体积CO2），故CO2不能全部被NaOH溶液吸收，从而使两次喷泉效果不同。 本实验的进一步探讨及延伸
1） 本来CO2气体在用水做吸收剂的情况下，是不能用来做喷泉实验的。但是改用NaOH做吸收剂后，CO2可发现也可以用来做喷泉实验。所以对于很多平常不用来作喷泉实验的气体，若选择适合的吸收剂，也能够用来做喷泉实验。
（关于这方面的讨论，见\"总结报告\"）
2） 由本实验可看出，由于NaOH溶液浓度不够高，所以喷泉效果不够好。相信若采用浓度更高的NaOH溶液，效果会更好。
喷烟喷泉实验
--用气体做吸收剂的喷泉实验
我们平时所看到的喷泉实验通常都是用液体作为吸收剂的，极少甚至没见过用气体做吸收剂的喷泉实验。这是因为用气体做吸收剂时，存在一个难题：烧瓶中已充满了气体，气压已经很大了，要将另一种气体再充进烧瓶，除非这个气体的压强更大，否则它就无法进入烧瓶。本实验就克服了这个难题，使之形成喷完烟后再喷泉的实验。 实验目的
1） 加对深喷泉原理的理解 2） 验证铵盐易溶于水的性质 实验用品
大烧杯、圆底烧瓶、双孔胶塞（带导管和尖嘴玻璃管）、夹子、试管、导管、橡胶管、酒精灯、单孔胶塞（带导管）、试管夹、带铁圈的铁架台、火柴 HCl气体（制取方法见\"附：HCl气体的制取\"）、浓氨水、水 实验步骤
1） 取一瓶已充满HCl气体的圆底烧瓶，用带有导管和尖嘴玻璃管的塞子塞紧，连着导管、玻璃管的两个橡胶管上的夹子要夹紧。按图连接好各种装置后（暂时不要加上试管），往大烧杯加入水。
2） 往试管加入浓氨水，加热一会后立即把它装入右图中所示的装置（把单孔胶塞塞紧试管口），立即打开夹子A，继续加热弄氨水，观察现象。
3） 烧瓶内的导管不再冒出白烟时，立即关夹子A同时移开酒精灯，把试管取出（防止由于浓氨水温度尚高，大量氨气不断挥发，使试管内气压不断增大，可能会发生爆炸） 4） 打开夹子B，观察现象。 注意事项
1） 在将单孔胶塞塞紧试管口之前先加热一会儿浓氨水是为了把试管里的空气赶走；若直接用塞子塞紧后才加热 ，再打开A，则使馆内原有的空气会进入烧瓶中，使实验效果不那么好。
2） 当看不到烧瓶内的导管再冒出白烟时，要立即关夹子A，同时移开酒精灯，将试管取出。以防过多的氨气进入烧瓶，使瓶内的压强增大，造成瓶内外气压差不多或几乎相同，从而影响喷泉效果。 3） 取出试管后要处理好试管里剩下的氨水，不要任由氨气挥发，造成空气污染，危害人体健康。 4） 注意装置的气密性，不要让其漏气。 过程及现象
过程 打开夹子A后 现象 备注 烧瓶内导管口处立即有白烟冒出，NH3+HCl=NH4Cl，NH4Cl为固态 且白烟越来越浓，过一段时间之后，物质。所见到的白烟正是NH4Cl 再也没有白烟冒出了。这时，整个晶体。瓶里导管口不再冒出白，表烧瓶都充满了白烟。 示瓶子里HCl已全部与NH3反 应了。 烧杯里的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。白烟越来越少，喷泉速度由快到慢，到最后停止，这时候溶液几乎充满了整个烧瓶，在溶液上方仍有少量白烟飘在上面。 由于NH3+HCl=NH4Cl，且NH4Cl 为一种固态物质，使瓶内气压小于外面大气压，于是一打开B就 形成喷泉。 由于有空气混入烧瓶里，使溶液不能充满烧瓶。 打开夹子B后 结论：1）用气体做吸收剂进行喷泉实验这个方法是可行的。 2）NH4Cl易溶于水。 本实验的进一步探讨
1） 由于NH3、HCl都是气体，所以我们也许会想到为何不用NH3来充满烧瓶，而用HCl来做吸收剂呢？其实这个方法也是可行的。不过，在制HCl过程用加热浓盐酸方法会比较简单。
2） 实验室制NH3方法通常是在浓氨水中加入固体NaOH（或CaO）的方法。这个方法在此也是可行的，不过得用大量的固体NaOH（或CaO）。这是因为想让气体进入烧瓶，气体的压强得足够大。一定量的气体，温度较高的压强也较大；若我们只假如少量的固体NaOH（或CaO），温度较低，压强不够大，要使NH3进入烧瓶也难，所以固体试剂用量一定要多。当然，这也造成了不必要的浪费。若用加热浓氨水方法，既可达到高温同时也省掉了固体试剂的使用。
喷泡沫实验
本实验利用Al2(SO4) 3+6NaHCO3=3Na2SO4+6CO2↑+2Al(OH) 3↓这个反应,并在反应过程中放入少量发泡剂(可以用洗涤液的稀释液代替),使发泡剂发泡,并随着CO2的喷出被喷出来,形成喷泡沫的实验. 实验目的
1） 通过本实验对泡沫灭火器的原理的理解加深。
2） 理解本实验之所以会喷出泡沫的原因--压强差，进一步利用这个原因，设想出别的进行泡沫实验的方法。 实验用品
酒精灯、石棉网、托盘天平、烧杯、玻璃棒、药匙、量筒、试管、滴管、吸滤瓶、火柴 Al2(SO4)3 、NaHCO3、发泡剂（可使用洗涤液的稀溶液）、蒸馏水 实验步骤：
1） 制取Al2(SO4)3和NaHCO3两种饱和溶液（方法：加热溶液后冷却，析出晶体并过滤） 2） 将NaHCO3的饱和溶液注入吸滤瓶里，加发泡剂。把Al2(SO4)3饱和溶液盛在小试管里，用线系住小试管，小心地把它放进吸滤瓶，把瓶子塞紧（如图1）
3） 把吸滤瓶倒置（如图2），使两种溶液充分混合，观察现象。
注意事项
1） 将小试管放进吸滤瓶时不要让试管内的溶液贱出或流出
2） 要塞紧吸滤瓶的瓶子。若将吸滤瓶倒置时，没有将其放在桌子上而是拿在手中，一定要按紧塞子，以防泡沫、溶液从塞子与瓶子之间的隙缝流出，同时也防塞子被挤出来。 3） 倒置吸滤瓶后，切勿让瓶子的侧管对准自己或别人。 实验现象及过程
过程 制取饱和溶液前Al2(SO4)3和NaHCO3的色态 制取饱和溶液后，Al2(SO4)3的饱和溶液和NaHCO3的饱和溶液的色态 过程 分别将Al2(SO4)3的饱和溶液和NaHCO3的饱和溶液盛在小试管和吸滤瓶中，往吸滤瓶加入发泡剂，用线系住小试管后将其放入吸滤瓶中，塞紧，倒置吸滤瓶 现象 均为白色粉末状固体 均为无色透明溶液 备注 -- -- 现象 产生大量白色的泡沫。泡沫从吸滤评的侧管喷出。喷出来的泡沫过一段时间慢慢消失剩下的只有白色絮状固体。 备注 由于Al2(SO4) 3+6NaHCO3= 3Na2SO4+6CO2↑+2Al(OH) 3↓ 产生大量气体，促使发泡剂发泡，同时也使瓶内的气压大于外界气压，从而使泡沫喷出。由于是白色胶状物质，附着在泡沫表面上，使泡沫呈白色而不是透明的
本实验的进一步探讨及延伸：
1） 要使本实验能喷出泡沫就必须存在压强差，在本实验中由于CO2的生成，使瓶内气压增大，瓶内外有气压差，故能喷出泡沫。但由于压强差不是很大，所以必须将瓶子倒置才能观察到较好的效果。我们在这里提出不用倒置瓶子也能看到教强的喷泡沫效果的实验方法。 步骤：（1）将吸滤瓶放进盛冷水的水槽中
（2）往瓶子加入Al2(SO4)3的饱和溶液、NaHCO3的饱和溶液和发泡剂，将瓶子塞紧（如图）
（3）往水槽加入苛性钠或浓硫酸，使水温升高，由于热传递，使瓶内物质温度升高，压强增大，内外大气压大，从而使泡沫等喷出。
2） 泡沫灭火器原理：2HCl+NaCO3=2NaCl+CO2↑+H 2O（加发泡剂） 本实验也可利用此反应原理进行实验。
3） 日常生活中常见物质也可用来做此实验，如，在家庭实验中可用醋酸（CH3COOH）与小苏打（NaHCO3）加入洗洁精（作为发泡剂）来代替。（反应方程式为： CH3COOH+NaHCO3=CH3COONa+H2O+CO2↑） 模拟火山喷发实验的原理与本实验原理相似。 表1
过程 现象 备注 未加入稀盐酸前，黑色固体 - CaCO3的色态 2HCl+CaCl3=CaCl2+H2O+CO2↑ 制CO2 加入稀盐酸后，所观察有大量无色气泡气生 到的现象 用CO2 来打开夹子，只挤压胶管及滴管胶头被大气压NaOH+CO2=NaHCO3， 做喷泉卖NaOH溶液进入烧瓶时，压瘪。 验 振荡烧瓶 CO2被NaOH溶液吸收，瓶内压强小于大气压强，于是产打开橡皮管上的夹子 水糟里的水由被璃管世入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内的溶液呈红色。但喷泉速度不快，且越来越慢，最后停止，这时，溶液只占5份之1的体积。 胶管及滴管胶头被大气压压瘪。 生此现象。 CO2不纯，且没有全部与 NaOH反应（NaOH量不足）， 再加上CO2在水中溶解度不够大，使溶液不能充满整个烧瓶。 NaOH+HCl=NaCl， HCl气体被NaOH溶液吸收，瓶内压强小于大气压强，于是产生此现象 HCl不纯，故不能使溶液充满烧瓶。 用HCl 气体做喷泉实验 未打开夹子，只挤压NaOH溶液进入烧瓶，振荡烧瓶。 打开橡皮管上的夹子 水槽里的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，喷泉的速度很快，不过随着时间的推移，越来越慢，最后停止。此时溶液几乎充满整个烧瓶。 返回页首