（通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第四章 非金屬及其重要化合物 微專(zhuān)題強(qiáng)化突破6 噴泉實(shí)驗(yàn)的操作原理及拓展應(yīng)用學(xué)案 新人教版1噴泉實(shí)驗(yàn)的原理使燒瓶?jī)?nèi)外在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)差，利用大氣壓將燒杯中的液體壓入燒瓶?jī)?nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。2形成噴泉的類(lèi)型氣體HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2、(43)NO2、O2(41)吸收劑水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水3.噴泉實(shí)驗(yàn)的發(fā)散裝置及操作方法以教材中的裝置(發(fā)散源)可設(shè)計(jì)如圖所示的多種不同的裝置和采用不同的操作(如使氣體溶于水、熱敷或冷敷、生成氣體等)來(lái)形成噴泉。設(shè)計(jì)說(shuō)明：(1)裝置()改變了膠頭滴管的位置，膠頭滴管擠入少量水于試劑瓶中，即可使少量溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶中，導(dǎo)致大量的NH3溶解，燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。(2)裝置()省去了膠頭滴管，用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進(jìn)入燒瓶中，瓶?jī)?nèi)氨氣溶于水，燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉)。(3)裝置()在水槽中加入能使水溫升高的物質(zhì)致使錐形瓶?jī)?nèi)酒精因升溫而揮發(fā)，錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大而產(chǎn)生噴泉。(4)裝置()向?qū)Ч苤型ㄈ胍欢康腍2S和SO2，現(xiàn)象為有淡黃色粉末狀物質(zhì)生成，瓶?jī)?nèi)壁附有水珠，NaOH溶液上噴形成噴泉。(5)裝置()打開(kāi)處的止水夾并向燒瓶中緩慢通入等體積的HCl氣體后關(guān)閉該止水夾，等充分反應(yīng)后再打開(kāi)處的止水夾，觀察到先有白煙產(chǎn)生，后產(chǎn)生噴泉。(6)裝置()中，擠壓膠頭滴管，然后打開(kāi)導(dǎo)管上部的兩個(gè)活塞，則在右面燒瓶出現(xiàn)噴煙現(xiàn)象，再打開(kāi)導(dǎo)管下部活塞，則可產(chǎn)生雙噴泉。4噴泉實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的濃度計(jì)算關(guān)鍵是確定所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)后物質(zhì)的量濃度：(1)HCl、NH3、NO2氣體或它們與其他不溶于水的氣體混合時(shí)，溶質(zhì)的物質(zhì)量濃度為 mol·L1。(2)當(dāng)是NO2和O2的混合氣體且體積比為41時(shí)，c(HNO3) mol·L1。1如圖是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行氨溶于水的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置，下列敘述不正確的是()A該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明氨氣是一種極易溶于水的氣體B進(jìn)入燒瓶中的液體顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色，說(shuō)明氨水呈堿性C形成噴泉的原因是氨氣溶于水后，燒瓶?jī)?nèi)的氣壓小于大氣壓D用氯氣代替氨氣，利用此裝置也可進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)解析：選D。Cl2在水中的溶解度小，不能形成噴泉。2如圖所示的裝置中，干燥燒瓶?jī)?nèi)盛有某種氣體，燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓滴管的膠頭，下列與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符的是()ACO2(NaHCO3溶液)/無(wú)色噴泉BNH3(H2O中含酚酞)/紅色噴泉CH2S(CuSO4溶液)/黑色噴泉DHCl(AgNO3溶液)/白色噴泉解析：選A。CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此不能形成噴泉；NH3極易溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O發(fā)生電離生成OH，使酚酞顯紅色；H2S和CuSO4 溶液反應(yīng)生成CuS黑色沉淀；HCl極易溶于水，且和 AgNO3 發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀。3.中學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常利用如圖所示的裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證氣體的溶解性，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A用膠頭滴管加入液體后，由于氣體的溶解，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于外界壓強(qiáng)，從而形成噴泉B選用合適的溶液，CO2也能用于做噴泉實(shí)驗(yàn)CHCl、NH3和SO2均能用該裝置做噴泉實(shí)驗(yàn)D用NO2和N2O4的混合氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)，燒瓶中將充滿稀硝酸解析：選D。本題綜合考查了噴泉實(shí)驗(yàn)的原理，即由于氣體溶于水或某種溶液，導(dǎo)致燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)迅速減小，與外界產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差，從而形成噴泉，A正確；CO2能與NaOH等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，從而被吸收，也能與外界產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)差，故能形成噴泉，B正確；NH3和HCl屬于極易溶于水的氣體，SO2可以與NaOH溶液等反應(yīng)，故均能形成噴泉，C正確；NO2和N2O4與水反應(yīng)后有NO生成，故液體不能充滿燒瓶，D錯(cuò)誤。4如圖是某課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的4個(gè)噴泉實(shí)驗(yàn)方案。下列有關(guān)操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是()A擠壓裝置的膠頭滴管使CCl4全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開(kāi)止水夾B擠壓裝置的膠頭滴管使NaOH溶液全部進(jìn)入燒瓶，片刻后打開(kāi)止水夾C用鼓氣裝置從裝置的a處不斷鼓入空氣并打開(kāi)止水夾D向裝置的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開(kāi)止水夾解析：選B。氯氣易溶于有機(jī)溶劑四氯化碳，燒瓶中的氣體壓強(qiáng)就會(huì)減小，故能形成噴泉；氫氣不溶于水，也不會(huì)和氫氧化鈉反應(yīng)，所以燒瓶中的氣體壓強(qiáng)不會(huì)有明顯的變化，故不能形成噴泉；用鼓氣裝置從裝置的a處不斷鼓入空氣，使錐形瓶中液體進(jìn)入燒瓶中，氨氣極易溶于水，燒瓶中的氣體壓強(qiáng)就會(huì)減小，故能形成噴泉；濃硫酸溶于水時(shí)放熱，使得濃氨水受熱分解產(chǎn)生氨氣，和氯化氫氣體反應(yīng)，燒瓶中的氣體壓強(qiáng)就會(huì)減小，故能形成噴泉。5.如圖為化學(xué)教學(xué)中所用的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置。某同學(xué)用燒瓶中盛不同成分的氣體進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫助分析實(shí)驗(yàn)后燒瓶中所得溶液的濃度。(假設(shè)是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下完成實(shí)驗(yàn)，且溶質(zhì)不擴(kuò)散)(1)若用HCl氣體，則c(HCl)_。(2)若用NO2氣體，則c(HNO3)_。(3)若用n(NO2)n(O2)41的混合氣體，則 c(HNO3)_。(4)若用n(NO2)n(O2)21的混合氣體，則 c(HNO3)_。解析：設(shè)燒瓶的容積為V L，則氣體的物質(zhì)的量均為 mol。(1)若是HCl氣體，噴泉后，溶液充滿燒瓶，則溶液的體積為V L，c(HCl) mol·L1。(2)若為NO2，噴泉后，溶質(zhì)為HNO3，3NO2H2O=2HNO3NO mol× mol則噴泉后溶液的體積為V L，c(HNO3) mol·L1。(3)若為n(NO2)n(O2)41的混合氣體，n(NO2)× mol，4NO2O22H2O=4HNO3× mol × mol噴泉后，溶質(zhì)為HNO3，溶液充滿燒瓶，則c(HNO3)× mol·L1 mol·L1。(4)若為n(NO2)n(O2)21，則反應(yīng)剩余的氧氣，溶液充至燒瓶的，溶質(zhì)為HNO3，計(jì)算方法同(3)，c(HNO3) mol·L1。答案：(1) mol·L1(2) mol·L1(3) mol·L1(4) mol·L1一、選擇題1四支試管中分別充滿NO、SO2、NO2、Cl2中的一種，把它們分別倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的現(xiàn)象如下圖所示。其中原試管充滿NO2的是()解析：選B。根據(jù)3NO2H2O=2HNO3NO，剩余氣體是反應(yīng)前的，對(duì)應(yīng)B項(xiàng)；NO難溶于水，對(duì)應(yīng)D項(xiàng)；SO2在水中的溶解度為1體積水溶解40體積SO2，對(duì)應(yīng)A項(xiàng)；Cl2對(duì)應(yīng)C項(xiàng)。2如圖所示：燒瓶中充滿了干燥氣體a，將滴管中的液體b擠入燒瓶?jī)?nèi)，輕輕振蕩燒瓶，然后打開(kāi)彈簧夾f，燒杯中的液體c呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿燒瓶，則a和c分別是()選項(xiàng)a(干燥氣體)c(液體)ANO2水BCO24 mol·L1鹽酸CCl2飽和NaCl溶液DNH31 mol·L1鹽酸解析：選D。A項(xiàng)，3NO2H2O=2HNO3NO，能形成噴泉，但水不能充滿燒瓶；B項(xiàng)，CO2不能溶于鹽酸，不能形成噴泉；C項(xiàng)，Cl2不溶于飽和NaCl溶液，不能形成噴泉。3如圖所示，錐形瓶?jī)?nèi)盛有氣體X，滴管內(nèi)盛有液體Y，若擠壓滴管膠頭，使液體Y滴入瓶中，振蕩，一會(huì)兒可見(jiàn)小氣球a鼓起。氣體X和液體Y不可能是()AX是HCl，Y是飽和食鹽水BX是CO2，Y是稀硫酸CX是SO2，Y是NaOH溶液DX是NH3，Y是NaNO3溶液解析：選B。當(dāng)?shù)稳氲囊后wY將錐形瓶中的氣體X溶解或發(fā)生反應(yīng)后，使錐形瓶中的壓強(qiáng)減小，大氣壓通過(guò)導(dǎo)管將空氣壓入小氣球a，使它鼓起來(lái)。CO2不溶于稀硫酸也不與其反應(yīng)，所以不可能是B項(xiàng)，其他選項(xiàng)均可使小氣球a鼓起。二、非選擇題4NH3及銨鹽都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制備N(xiāo)H3，反應(yīng)發(fā)生、氣體收集和尾氣處理裝置依次為_(kāi)。A B C D E F G H(2)按如圖裝置進(jìn)行NH3性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。先打開(kāi)旋塞1，B瓶中的現(xiàn)象是_，原因是_，穩(wěn)定后，關(guān)閉旋塞1。再打開(kāi)旋塞2，B瓶中的現(xiàn)象是_。解析：(1)制備氨氣時(shí)，加熱固體的試管口應(yīng)略向下傾斜，所以制備裝置應(yīng)選取裝置A；氨氣的密度比空氣的小，因此應(yīng)用向下排空氣法收集，所以收集裝置應(yīng)選取裝置C；氨氣極易溶于水，應(yīng)防止發(fā)生倒吸，因此尾氣處理裝置應(yīng)選取裝置G。(2)A瓶的壓強(qiáng)大于B瓶，因此當(dāng)打開(kāi)旋塞1時(shí)，A瓶中的氯化氫進(jìn)入B瓶中，與氨氣反應(yīng)生成氯化銨，可以看到B瓶中有白煙生成。由于氯化氫和氨氣反應(yīng)導(dǎo)致B瓶中的壓強(qiáng)降低，且B瓶中的氯化氫相對(duì)過(guò)量，因此當(dāng)打開(kāi)旋塞2時(shí)，石蕊水溶液會(huì)被倒吸入B瓶中，遇氯化氫溶液變紅色。答案：(1)A、C、G(2)有白煙生成A瓶中的氯化氫移動(dòng)到B瓶中，與B瓶中的氨氣反應(yīng)生成氯化銨，能看到白煙石蕊水溶液進(jìn)入B瓶中，溶液的顏色變紅5噴泉是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因是存在壓強(qiáng)差。(1)制取氨氣并完成噴泉實(shí)驗(yàn)(圖中夾持裝置均已略去)。用圖1裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，上部燒瓶已裝滿干燥氨氣，引發(fā)水上噴的操作是_。該實(shí)驗(yàn)的原理是_。如果只提供如圖2的裝置，請(qǐng)說(shuō)明引發(fā)噴泉的方法：_。(2)利用圖3裝置，在錐形瓶中分別加入足量的下列物質(zhì)，反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉的是_。ACu與稀鹽酸BNaHCO3與NaOH溶液CCaCO3與稀硫酸DNH4HCO3與稀鹽酸(3)在圖3錐形瓶中加入酒精，瓶外放一水槽，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)生了噴泉。水槽中加入的物質(zhì)可以是_。A濃硫酸B食鹽C硝酸鉀D硫酸銅(4)從產(chǎn)生噴泉的原理分析，圖 1、2是_上部燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)，圖3是_下部錐形瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)(均填“增大”或“減小”)。人造噴泉及火山噴發(fā)的原理與上述裝置圖_原理相似。解析：本題主要考查了噴泉形成的基本原理，即圓底燒瓶?jī)?nèi)與燒杯(或錐形瓶)液面外產(chǎn)生壓強(qiáng)差。(1)圖1引發(fā)噴泉，只需打開(kāi)止水夾，擠壓膠頭滴管即可。圖2則需先打開(kāi)止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶，發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出后，移去熱毛巾即可。(2)能在錐形瓶?jī)?nèi)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，使壓強(qiáng)大于圓底燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)方可，故應(yīng)選NH4HCO3和鹽酸，其他要么不反應(yīng)，要么反應(yīng)不生成氣體或產(chǎn)生氣體很少，故不能形成噴泉。(3)濃硫酸溶于水放出大量熱，使瓶?jī)?nèi)酒精汽化也會(huì)形成噴泉。(4)圖1、2導(dǎo)致上部壓強(qiáng)減小，圖3導(dǎo)致下部壓強(qiáng)增大，人造噴泉及火山噴發(fā)均與圖3原理相似。答案：(1)打開(kāi)止水夾，擠壓膠頭滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶部分NH3溶于少量水中，使圓底燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，燒杯內(nèi)水噴入圓底燒瓶打開(kāi)止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶至有氣泡從水中冒出，移去熱毛巾(2)D(3)A(4)減小增大36利用如圖所示的裝置，可以驗(yàn)證NH3和HCl的有關(guān)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)前a、b、c活塞均關(guān)閉。(1)若要在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_。(2)若先打開(kāi)a、c活塞，再擠壓膠頭滴管，在燒瓶中可觀察到的現(xiàn)象是_。(3)通過(guò)擠壓膠頭滴管和控制活塞的開(kāi)關(guān)，在燒瓶中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，燒瓶中不產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，其操作方法是_。若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_。解析：(1)打開(kāi)a、b活塞，再將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶中，由于NH3極易溶于水，使燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小，燒杯中的水迅速進(jìn)入燒瓶中，形成噴泉。(2)先打開(kāi)a、c活塞，再將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶中，燒瓶中的氣壓迅速減小，燒瓶中的HCl氣體會(huì)流向燒瓶中，且與NH3化合生成NH4Cl而產(chǎn)生白煙。(3)在(2)基礎(chǔ)上，若關(guān)閉a活塞，打開(kāi)b活塞，燒杯中的水會(huì)迅速進(jìn)入燒瓶中，形成噴泉；若打開(kāi)b活塞，不關(guān)閉a活塞，燒瓶中的水便會(huì)同時(shí)進(jìn)入燒瓶和中，形成雙噴泉。答案：(1)先打開(kāi)a、b活塞，再擠壓膠頭滴管(或先擠壓膠頭滴管，再打開(kāi)a、b活塞)(2)燒瓶中導(dǎo)管口處產(chǎn)生白煙(3)先打開(kāi)a、c活塞，再擠壓膠頭滴管(或先打開(kāi)a活塞，擠壓膠頭滴管，再打開(kāi)c活塞)，片刻后，關(guān)閉a活塞，然后打開(kāi)b活塞先打開(kāi)a、c活塞，再擠壓膠頭滴管(或先打開(kāi)a活塞，擠壓膠頭滴管，再打開(kāi)c活塞)，片刻后，打開(kāi)b活塞