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1、日期 2015 年4月22 日；8 周周 三 ，上 午；姓名 吴舜华 学号 20122401060 成绩 实验四 综合性实验及其教学研究喷泉生烟实验一、实验目的：培养师范生进行简单的综合性实验设计能力。二、仪器和药品仪器：圆底烧瓶、止水夹、双孔橡皮塞、导管、橡胶管、铁架台（带铁夹）、带支管的大试管、酒精灯药品：浓氨水、固体NaOH、浓盐酸、酚酞试液、石蕊试液、硫酸铜晶体、石蕊试纸三、必备知识1、实验室中常用来做喷泉实验的气体： NH3 、HCl、HBr、 HI 、NO2 、CO2 H2S 选用这些气体的原因是 这些气体在水或碱溶液中溶解度很大,容易被液体吸收而形成压强差，是容器内气压降低，外界
2、大气压将液体压进容器内，在尖嘴处产生喷泉 ；2、为快速、简便地收集一瓶氨气（或氯化氢），较好的方法是 把浓氨水滴加到氢氧化钠固体中，利用氢氧化钠的吸水性加速氨气的挥发 。 四、实验步骤（一）.喷泉实验（1）画出实验装置图：（2）用干燥的圆底烧瓶收集满一瓶氨气。（3）验满：方法 把湿润的红色石蕊试纸放于烧瓶口 现象 红色石蕊试纸变蓝 （4）实验过程： 将尖嘴玻璃管和玻璃管之间用一根带有弹簧夹的橡胶管连接，并在两端分别装上胶塞待用；取带孔塑料瓶，往其中加入自来水，滴加酚酞；收集一烧瓶的氨气，马上将其与尖嘴玻璃管一段的胶塞连接，并将另一端与塑料瓶相连，打开弹簧夹，用手指堵住小孔，将塑料瓶中的水挤入烧
3、瓶后，松开手指，观察现象。 （5）实验现象： 烧杯里的水有玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内的液体呈红色 现象解释：喷泉形成是由于烧瓶内的水溶于气体后，导致瓶内压强骤减，与外界大气压产生很大的压差所致，气体体积迅速减小是导致压强骤减的直接原因，这是设计喷泉实验的根本所在。烧瓶内的液体呈红色是因为氨气溶解在水里呈碱性，所以酚酞变红。（6） 若需设计成其他颜色的喷泉，可以分别选用的溶液有：可用CuSO4溶液、 含有酚酞溶液的自来水、滴入紫色石蕊试液的自来水 等溶液形成喷泉。（7）（二）生烟实验(雾里看花)实验原理： NH3+HCl=NH4Cl（s），利用氨气和氯化氢气体反应生成白色烟雾状的氯化铵固体
4、。 实验装置图：实验过程：（略写）（1） 收集一瓶氨气 （2） 验满：用红色石蕊试纸放于集气瓶口。现象：红色石蕊试纸变红 （3） 安装好装置。加热浓盐酸，打开连接锥形瓶的止水夹，通入HCl气体后，观察实验现象。 实验现象及其解释：圆底烧瓶内产生白色烟雾，烟雾先是成一直线状从导管口往上升，然后逐渐在烧瓶中扩散弥漫。这是因为氨气和氯化氢气体反应生成白色的氯化铵粉末，故形成白烟。（三）喷泉生烟实验实验原理：利用氨气和氯化氢气体反应生成白色烟雾状的氯化铵固体，气体容器内压强降低，外界大气压把液体压入圆底烧瓶中，在尖嘴处形成“喷泉”。 实验装置图：实验过程：（1） 收集一瓶氨气； （2） 验满：用红色石
5、蕊试纸放于集气瓶口。现象：红色石蕊试纸变红； （3） 安装好装置； （4） 加热浓盐酸，打开连接锥形瓶的弹簧夹，通入HCl气体后，观察实验现象； （5） 关闭锥形瓶处的弹簧夹，停止加热，打开塑料瓶处弹簧夹，观察实验现象。 实验现象：圆底烧瓶内产生白色烟雾，接着烧杯内的水有玻璃管进入烧瓶，形成红色的喷泉，烧瓶内的溶液呈红色。实验解释：通入的氨气与氯化氢气体反应产生了氯化铵固体，所以产生白色的烟雾，由于产生氯化铵消耗了氯化氢，使烧瓶内的压强降低，外界大气压把液体压入气体容器内，在尖嘴处形成喷泉。而没有反应的氨气溶解在水里，使溶液呈碱性，酚酞变红，所以喷泉为红色。（四）变色喷泉系列实验（选做）1.实
6、验内容（1）混合指示剂的配制：百里酚蓝0.1g，甲基红0.1g，溴百里酚蓝0.05g，酚酞0.1g，溶于200mL酒精中，加水后用0.1mol/L的NaOH溶液中和至黄绿色，加水稀释至400L；（2）在干燥的烧瓶中集满氨气，在塑料瓶中加入0.1mol/L的醋酸溶液，滴入少量混合指示剂，是溶液呈红色；（3）挤压塑料瓶，使少量溶液进入烧瓶中，形成喷泉；（4）现象记录： 烧瓶内的水由玻璃管进入到烧瓶，形成有色喷泉喷泉的颜色由红色变成橙，在变成蓝色最后变成红色 ；2.实验原理及解释：塑料瓶中的水溶液酸性较强，使百里酚蓝呈现红色，水溶液进入收集有氨气的烧瓶中，使得水溶的酸性渐渐减弱，甲基红试剂显橙红色到
7、黄色，随着pH的升高，溴百里酚蓝显蓝色，最后是酚酞显红色。五、实验反思与探究（可另附纸答题）1、本次课还可以综合进来其他哪些实验的内容，进而设计成新的实验？ 根据喷泉的实验原理，对有气体参加且气体体积减小的一类反应均可设计成喷泉实验。例如：.氯气跟氢氧化钙的反应、.二氧化氮跟水反应、.二氧化锰催化分解过氧化氢放出氧气的反应、金属钠跟水的反应、氯气与红磷反应、一氧化氮的氧化和二氧化氮的溶解等。 （1）.氯气跟氢氧化钙的反应 在500ml圆底烧瓶里收集满氯气(Cl2)，加入约10g氢氧化钙(Ca(OH)2),塞紧带尖嘴的玻璃管的胶塞。小心摇动烧瓶,使氯气跟氢氧化钙充分反应后，将玻璃管插入盛有红颜色
8、水的烧杯中，打开玻璃管上的止水夹,烧瓶内即出现美丽的喷泉。 反应方程式：2Cl+2Ca(OH)=Ca(ClO)+CaCl+2H2O （2）.二氧化氮跟水反应 在500ml烧瓶内加入10ml浓硝酸(HNO3),再放入一小块铜片。待反应产生的红棕色二氧化氮(NO2)气体赶尽空气充满整个烧瓶时,立即用尖嘴下绑有一团浸湿水的棉团的玻璃管的胶塞塞紧烧瓶瓶口,并将烧瓶固定在铁架台上,将玻璃管插入盛有紫色石蕊试液的烧杯中。打开玻璃管上的止水夹,轻轻摇动烧瓶,即可产生美丽的红色喷泉。 反应方程式：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O ； 3NO+H2O=2HNO3+NO （3）.二氧化
9、锰催化分解过氧化氢放出氧气的反应MnO2 取两支具支试管,用乳胶管将两支管连接起来。在一支试管内放入少量的二氧化锰(MnO2)，管口用带分液漏斗的胶塞塞紧,分液漏斗中装10%的过氧化氢(H2O2)溶液。另一支试管内装约2/3体积的红色溶液,管口用带玻璃尖嘴的胶塞塞紧,玻璃管的另一端插入试管内溶液的底部。打开分液漏斗的旋塞，一次性放入一定量的过氧化氢溶液,然后关闭分液漏斗。过氧化氢分解放出的氧气进入另一试管,将试管内红色溶液压出形成红色喷泉。 反应方程式：2H2O2 = 2H2O+O （4）.金属钠跟水的反应取一支大试管,管内盛约3/4体积滴加酚酞试液的水溶液。在试管内投入一小块金属钠(Na)，
10、立即用带玻璃尖嘴的胶塞塞紧管口。钠与水反应放出氢气，将溶液通过尖嘴压出形成红色喷泉。反应方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H22、 实验过程中，你的实验失败原因是什么？你与其他同学的实验现象是否相同，若不同，其原因在哪里？ 在此次实验中，观察到的实验现象与其他同学基本相同。在喷泉生烟实验中，喷泉无法自动形成，所以挤压塑料瓶使少量水进入容器中，才能出现喷泉现象。 原因一：装置的气密性不好，反应体系与大气压无法形成压差，导致喷泉无法自动形成。原因二：在制取氨气的过程中和转移过程中，氨气损失过多，导致氨气与氯化氢反应的量太少，没有形成足够的压差，所以无法自动形成喷泉。原因三：在生成氯化铵的过程中
11、，氨气消耗较少，所以烧瓶内的压强还比较大。3、 实验注意事项总结（1） 装置气密性要好；（2） 烧瓶内壁要干燥；（3） NH3要随用随配，防止氨气损失；（4） 玻璃尖嘴大小要适合，若太大，喷泉喷出速度慢，不利于形成喷泉；若太小，喷泉喷出急，效果不明显；（5） 制备NH3和HCl的装置不能完全密封，防止装置内压强太大，造成危险；（6） 实验废液要先稀释在倒进废液缸中。思考题1、如图1装置，矿泉水瓶中装有氢氧化钠溶液，圆底烧瓶中充满以下气体，请分别判断能否产生喷泉现象并说明理由。烧瓶中的气体是否能产生喷泉现象理由CO2能CO2 + NaOH = Na2CO3 + H2OCO2 与NaOH反应，消耗
12、了CO2 使得瓶内气体体积减小，压强降低，与大气压形成压差，可以形成喷泉。SO2能SO2 + NaOH = Na2SO3 + H2OSO2 与NaOH反应，消耗了SO2 使得瓶内气体体积减小，压强降低，与大气压形成压差，可以形成喷泉。Cl2能Cl2 + NaOH = NaClO + NaCl + H2OCl2 与NaOH反应，消耗了Cl2 使得瓶内气体体积减小，压强降低，与大气压形成压差，可以形成喷泉O2不能O2与NaOH溶液不反应，烧瓶内的气体体积没有减少，瓶内气压没有下降，与大气压没有形成压差，无法形成喷泉H2S能S2H + NaOH = Na2S + 2H2OS2H 与NaOH反应，消耗
13、了S2H 使得瓶内气体体积减小，压强降低，与大气压形成压差，可以形成喷泉2、如图2装置，矿泉水瓶中装有氢氧化钠溶液。现提供上述5种气体：CO2 、SO2 、Cl2、 O2 、H2S。当A、B是什么气体时，打开止水夹，圆底烧瓶中除了能产生喷泉，还有新现象产生？列出可能的“气体对”并说明理由。上述5种气体，两两组合，共有10种可能组合一：CO2 、SO2 除了能产生喷泉，无新现象产生组合二：CO2 、Cl2 除了能产生喷泉，无新现象产生组合三：CO2 、O2 除了能产生喷泉，无新现象产生组合四：CO2 、H2S 除了能产生喷泉，无新现象产生组合五：SO2 、Cl2 除了能产生喷泉，无新现象产生组合六：SO2 、O2 除了能产生喷泉，无新现象产生组合七：SO2 、H2S 除了能产生喷泉，还有淡黄色固体生成组合八：Cl2 、 O2 除了能产生喷泉，无新现象产生组合九：Cl2 、 H2S 除了能产生喷泉，还有淡黄色固体生成
