关于喷泉实验的探究
112化学教学2009年，第8期
关于喷泉实验的探究
谭宗俊1，向雪皑2，万莉3
(1.3.四川师范大学化学与材料科学学院，四川成都610068；2. 华西中学，四川成都
文章编号：1005－6629(2009)08－0112－02
中图分类号：G632.479
610051)
文献标识码：B
［问题］某课外实验小组的同学学习完氨气的化学性质后，对氨气喷泉实验胶头滴管中水的作用发生了兴趣，如图1所示[1]：经过讨论后，他们一致认为：没有挤压胶头滴管时打开止气夹也没有喷泉产生，挤压胶头滴管时水进入烧瓶后溶解了氨气而产生了负压，这时打开止气夹后在大气压的作用下，将烧杯中的水压入烧瓶，玻璃管中空气也被吸入了烧瓶，使水与烧瓶中没有溶解完的氨气冲破了空气的阻隔作用直接接触，才能形成连续的喷泉，为此他们打算进行如下探究：
，，
，，，
3. 通过这次探究活动，他们还觉得以前广为流
传的一道关于喷泉实验的上海保送生高考题有严重的缺陷：下面是原题：14. 某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图所示的装置。
⑴在图2的锥形瓶中，分别加
入足量的下列物质后，可能产生喷泉的是
A. Cu 与稀盐酸；B. NaHCO 3与NaOH 溶液；C. CaCO 3与稀盐酸；D. NH 4HCO 3与稀盐酸
⑵在图中的锥形瓶中外放一水
槽，瓶中加入酒精，水槽加入冷水后，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
2
，
，，，，
A. 浓硫酸；B. 食盐；C. 硝酸钾；D. 硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是_______________。
他们讨论后认为，该装置原来的烧瓶中应该有空气，因此(1)中的原答案D 选项的反应尽管能够产生较多的二氧化碳，但是因为烧瓶是密闭的，里面的空气只能受到压缩而不能消失，所以不能形成喷泉，最多只能喷入很少一点液体，如果不改变试剂，只增加辅助装置，你觉得增加的装置是
1．将胶头滴管换成10mL 的医用一次性注射
器[2]，注射器内不装任何东西，先打开止气夹再向外拉动注射器的手柄，你觉得能否________
(填：能、不能) 形成喷泉，理由是____________。
2．知道了氨气是碱性气体后，他们饶有兴趣地
想进一步作氨气能否与碱性溶液形成喷泉的探究，探究中他们将烧杯中的水换成饱和石灰水，结果惊奇地发现了也能产生美丽的喷泉，你觉得如果将教材中氨气喷泉实验中烧杯里的水换成稀氨水，
______________，连接方法是______________；原因是____________________________，他们还有一
种方案是不改变装置，只改变烧瓶中的气体，根据溶解性规律，你觉得烧瓶可以改装的气体可以是_______(要求至少填一种) ，如果气体和锥形瓶中的液体都改变，气体可以是______________，液体可以是_____________________。
(填：能、不能) 形成喷泉，理由是(氨气在水中的溶解度为1∶700) ________________________。他
们由此拓宽了产生喷泉的条件：凡是气体可以溶解在要产生喷泉的液体中、或者是与溶液快速发生反应，这种装置都可以产生喷泉，和气体的酸碱性无关，你觉得当烧瓶中的气体是氯化氢，(假定条件为标准状况) 烧杯中的液体为1mol ·L -1的盐酸时(已知氯化氢气体在水中的溶解度为1∶500，此时盐酸的密度为可按1近似处理) 通过计算说明此喷泉能否形成(可以近似计算________________________________________________________________。
(写化学式，至
少填3种，气体和液体的顺序要对应)
［命题意图］本题属于原创题，以熟悉的教材实验为依托，喷泉实验也是高考的热点知识，以实验中胶头滴管操作的细节为探究点，同时将探究中的发现作为解答习题的线索，自然发散、延伸，还将定性判断和定量计算相结合，并通过探究结果和有瑕疵高考题相结合起来，跟物理知识相联系，让学生开动脑筋去完善，有利于培养学生的批判思维
2009年，第8期好题赏析113
和科学精神及创新能力，试题在基础中去综合和突破，源于教材、高于教材，符合高考实验命题趋势和课程改革精神，适用于高三学生在复习中使用，以巩固和加深对教材实验的理解。
［试题点评］三空由定性转向定量，可以作如下近似计算500体积的氯化氢溶解在1体积水时物质的量浓度：c (HCl)
·=n/V=[(500/22.4)/(1000+36.5×500/22.4)×10-3]mol L -1
·=12.4mol L -1。
3. 根据题中对原题缺陷的提示：原烧瓶中的空气是密闭的，尽管受到酒精的压缩，空气不能溶解在酒精里，所以不能形成持续的喷泉，第一空：应该增加一根玻璃导管，让烧瓶和外界相通，第二空：导管从烧瓶的胶皮塞中插入，导管口要高于尖嘴管口，原因：防止产生喷泉时液体流出。第四空：空烧瓶中的液体为乙醇，根据溶解规律可以考虑常温下是气体的有机物如：甲醛、一氯甲烷；第五空、六空，为学生思维提供了广阔的驰骋空间，有极强的开放性。
参考答案：
1能；吸入空气后使水与氨气直接接触而溶解，在烧瓶中产生负压形成喷泉。
2能；稀氨水还能溶解大量氨气；c (HCl)=n/V=[(500/22.4)/(1000+36.5×500/22.4)×10-3]mol ·L -1=
··L -1﹥1mol L -1，盐酸还可以溶解大量的氯12.4mol
化氢气体，所以能形成喷泉。
3增加一根玻璃导管；导管从烧瓶的胶皮塞中插入，导管口要高于尖嘴管口；防止产生喷泉时液体流出；甲醛、一氯甲烷(其他合理答案也可) ；NH 3、HCl 、CO 2、SO 2……；H 2O 、NaOH (H 2O) 、
1. 源于教材、注重实验细节和过程。试题源
于教材的基本实验，在实验中易忽略的细节：从胶头滴管的操作和其中的水的作用入手探究，并从气体引发喷泉适当延伸到用气体引发喷泉，思维拓展的训练。
2. 鼓励学生在实验学习中合理的“异想天开”地对实验进行探究，培养学生的探究精神，拓宽实验视野，发现喷泉实验新的范围，以探究结果为线索，巧妙地将喷泉的定性判断与定量计算相结合。
3. 利用探究的发现，破除迷信，培养学生敢于挑战权威，在实验中求真、求实、在追求真理中去创新、完善和升华。
4. 试题由易到难，有梯度，第3题有较强的开放性，和相似相溶原理结合，考察了思维的严密和知识的综合运用。
［解题思路］
1. 从学生的讨论结果，从原实验用水引发喷泉，形成负压后使烧杯中的水直接与氨气接触形成喷泉，改为用注射器拉动手柄吸入玻管中的空气后，也能使水与氨气接触顺利产生喷泉，所以第1小题第一空：能；形成喷泉的原因：吸入空气后使水与氨气直接接触，在烧瓶中产生负压形成喷泉。
2. 第2小题以实验探究的结果为解答提示线索，容易得出第一空应该能形成喷泉，第二空是定性判断，可以从氨气的溶解度很大的数据找出理由：稀氨水还能继续溶解氨气，故能形成喷泉。第
NaOH (还有许多其他合理的配伍，只要能形成喷泉都行)
参考文献：
[1]高中化学，必修加选修第二册，［M ］人民教育出版社2003：11. [2]陈玉玲，张明全. 喷泉实验系列问题探究［J ］.2008，(6)：9.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第105页)
通入CO 2后，溶液中的溶质为NaCO 3和NaOH ，其物质的量之比为1∶2；分别在图中画出C 和D 的图像（类似于曲线A 和B ）。
参考答案：跟踪演练1：（1）OH -+H+=H2O （2）0.02（3）24.0%跟踪演练2
（1）0.06mol ·L -1（2）NaHCO 30.006mol （3）NaCO 3和NaOH （4）如图5所示
各0.002mol
V (C O ) /m L
CO 32-+H+=HCO3- 5
一题多解，有利于培养学生思维，可达到举一反三的效果；而多题一解，归纳总结，更有利于学生方法的掌握。总之，对典型题目进行多角度变形解析，不仅可以避免题海战术，而且对夯实基础知识、基本技能，对培养学生的化学思维及解决化学问题的能力都是十分有益的。