关于喷泉实验的探究_喷泉实验
时间：2019-02-07 03:23:59 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号:1005-6629(2009)08-0112-02中图分类号:G632.479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:
1. 将胶头滴管换成10 mL 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, (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1 mol・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______________________
__________________________________________。
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. NaHCO3与NaOH溶液;C. CaCO3与稀盐酸;D. NH4HCO3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
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______________,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_____________________。(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]
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
=12.4 mol・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=12.4 mol・L-1�1 mol・L-1,盐酸还可以溶解大量的氯化氢气体,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);NH3、HCl、CO2、SO2……;H2O、NaOH(H2O)、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.
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