噴泉實(shí)驗(yàn)新花樣

秦嵩博

氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很基礎(chǔ)也很有趣的演示實(shí)驗(yàn)，老師上課演示時(shí)引起了我極大的興趣。

該實(shí)驗(yàn)的原理為：氨氣在水中溶解度很大，在短時(shí)間內(nèi)使燒瓶內(nèi)的氣壓減小，打開活塞后，大氣壓將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。

在觀察實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，我也有了一些自己的思考。

1.該噴泉實(shí)驗(yàn)的原理與生活中見到的噴泉原理一樣嗎？若不一樣，能否將生活噴泉的原理搬到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中？

2.老師在課堂演示時(shí)會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗的情況，這是為什么？有什么方法可以提高實(shí)驗(yàn)的成功率？

3.除了單一的紅色噴泉，能否形成其他顏色的噴泉？如果可以應(yīng)選用哪些藥品？能否設(shè)計(jì)出彩虹般的噴泉？

4.作為噴泉實(shí)驗(yàn)原料的氣體的溶解度應(yīng)是多少？難溶或不溶性氣體能否形成噴泉？

5.如何改進(jìn)和創(chuàng)新噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置？能否設(shè)計(jì)出雙噴泉甚至三噴泉？

6.實(shí)驗(yàn)中有哪些因素會(huì)影響噴泉的效果？

由此，我進(jìn)行了以下探究。

一、生活噴泉與化學(xué)噴泉

課堂上演示的噴泉實(shí)驗(yàn)是減小燒瓶內(nèi)的氣壓并在外界大氣壓的作用下形成的噴泉，而廣場(chǎng)上多姿多彩的噴泉是增大內(nèi)部氣壓，在正常大氣壓下形成的，原理與火山噴發(fā)類似。于是，我通過以下實(shí)驗(yàn)?zāi)M生活中形成的噴泉。

實(shí)驗(yàn)一：利用MnO2加快H2O2分解，增大燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)，使其在空氣中形成噴泉。

1.先關(guān)閉導(dǎo)管上的止水夾，向燒瓶中放入MnO2，分液漏斗中裝H2O2，快速塞緊膠塞，打開分液漏斗，使燒瓶中快速聚集O2，氣壓增大。

2.一段時(shí)間后，打開止水夾，燒瓶中的水在高壓作用下噴出，在導(dǎo)管的出口處形成噴泉（裝置如圖1所示）。

實(shí)驗(yàn)二：加熱氨水，使燒杯內(nèi)壓強(qiáng)增大，從而形成噴泉，步驟如下。

1.先關(guān)閉止水夾，給盛有濃氨水的燒瓶加熱，使?jié)獍彼纸獬砂睔夂退?/p>

2.待瓶內(nèi)氣體大量聚集后，氣壓增大到一定程度時(shí)打開止水夾，讓液體順著導(dǎo)管噴出，形成噴泉，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

二、噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新

課本中噴泉實(shí)驗(yàn)形成的噴泉只能持續(xù)一小會(huì)兒，并且只有一個(gè)噴泉，形式單一。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)原理，我設(shè)計(jì)了新的裝置，實(shí)驗(yàn)過程中能出現(xiàn)雙噴泉，讓噴泉實(shí)驗(yàn)更精彩。

1.持久性噴泉

（1）制備一燒瓶O2，如圖3組裝裝置。

（2）用放大鏡聚光使磷燃燒，消耗O2。

（3）燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，H2O2溶液進(jìn)入燒瓶中形成噴泉，H2O2溶液與MnO2反應(yīng)再生成O2，如此不斷循環(huán)。

（4）當(dāng)溶液反應(yīng)到一定程度時(shí)，打開止水夾，使水流下。

2.噴煙和雙噴泉實(shí)驗(yàn)

（1）制取一燒瓶氨氣和一燒瓶HCl，如圖4連接裝置。

（2）關(guān)閉止水夾c，擠壓膠頭滴管，燒瓶中氨氣部分溶解，壓強(qiáng)減小，打開a、b，HCl被壓入盛有NH3的燒瓶中，形成噴煙現(xiàn)象。

（3）打開止水夾c，由于兩個(gè)燒瓶中壓強(qiáng)都小于大氣壓，因此形成雙噴泉。

3.彩色噴泉

課本中利用氨氣和滴有酚酞的水形成紅色的噴泉，我在驚嘆其美麗的同時(shí)，也因其顏色單一而感到乏味。于是我通過查閱資料，確定三種方案設(shè)計(jì)出多種顏色的噴泉。

第一種方案：燒瓶中由裝一種氣體改裝兩種或多種氣體。這些氣體互不反應(yīng)，卻能與同一種液體反應(yīng)生成不同顏色的物質(zhì)而形成彩色噴泉。

第二種方案：燒杯中由盛一種溶液改盛幾種互不反應(yīng)的溶液，而燒瓶中只盛一種氣體，且這種氣體能與上述幾種溶液反應(yīng)生成不同顏色的物質(zhì)而形成彩色噴泉。

第三種方案：用燒瓶裝幾種互不反應(yīng)的氣體，燒杯中也裝幾種互不反應(yīng)的液體，且這幾種氣體能與上述幾種溶液反應(yīng)生成不同顏色的物質(zhì)而形成彩色噴泉。

選擇HCl、NH3、Cl2、CO2作為實(shí)驗(yàn)氣體，再通過選擇不同的實(shí)驗(yàn)溶液，達(dá)到形成彩色噴泉的效果。

（1）用一個(gè)干燥的圓底燒瓶收集足量的實(shí)驗(yàn)用氣體。

（2）用帶有三根玻璃管（一端成尖嘴狀，且尖嘴狀一端應(yīng)插入燒瓶內(nèi)）的塞子塞緊瓶口，倒置燒瓶，三根玻璃管的末端分別插入盛有實(shí)驗(yàn)需用的三種不同試劑溶液的酸奶瓶里。

（3）三人同時(shí)擠壓酸奶瓶，由于燒瓶內(nèi)的氣體極易溶于上述三種溶液中，使燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，酸奶瓶內(nèi)溶液由玻璃管進(jìn)入燒瓶，從而形成多種顏色的彩色噴泉。

（4）更換燒瓶內(nèi)的氣體與酸奶瓶中的溶液，以產(chǎn)生更多的彩色噴泉。

實(shí)驗(yàn)所用的氣體、溶液、噴泉的顏色、變色的原因如下表。