噴泉實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與研究

呂東方

摘 要 噴泉實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，本文從化學(xué)新課程化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理念要求出發(fā)，通過(guò)科學(xué)探究，分析實(shí)驗(yàn)原理，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)藥品，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，提高實(shí)驗(yàn)成功率和演示效果。

關(guān)鍵詞 噴泉實(shí)驗(yàn) 裝置改進(jìn) 藥品改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

噴泉實(shí)驗(yàn)是一個(gè)富有探索意義、經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，在化學(xué)教學(xué)中具有重要地位。有同學(xué)提出疑問(wèn)，是否噴泉實(shí)驗(yàn)是HCl、NH3的特權(quán)呢？還有沒(méi)有可以產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象的氣體？其實(shí)只要符合噴泉實(shí)驗(yàn)基本原理的氣體就能產(chǎn)生噴泉。噴泉實(shí)驗(yàn)基本原理是：如果某些氣體在液體中的溶解度很大，能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差（負(fù)壓），則打開(kāi)活塞后，大氣壓會(huì)將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中，在導(dǎo)管口形成噴泉。氣體在液體中溶解有兩個(gè)方法：物理方法與化學(xué)方法。物理方法可把氣體抽走或溶解，化學(xué)方法可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)溶解。

1經(jīng)典氨的噴泉實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.1實(shí)驗(yàn)儀器

圓底燒瓶、塑料瓶（礦泉水瓶、可樂(lè)瓶）小試管、橡皮筋、尖嘴玻璃管、短玻璃導(dǎo)管、燒瓶、橡膠管、橡皮塞（雙孔兩個(gè)）

1.2實(shí)驗(yàn)藥品

濃氨水、氫氧化鈉固體、酚酞溶液。

1.3實(shí)驗(yàn)裝置

氨的噴泉實(shí)驗(yàn)示意圖。

1.4實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象

（1）將小試管用橡皮筋固定在尖嘴玻璃管上。塑料瓶中加入適量水，滴入酚酞溶液，震蕩。

（2）照?qǐng)D1安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，雙手握緊圓底燒瓶檢查裝置氣密性。

（3）將小試管加入適量的濃氨水、氫氧化鈉固體。迅速伸入燒瓶?jī)?nèi)，重新安置好裝置，觀察現(xiàn)象?？梢钥吹叫≡嚬苤杏袣馀菝俺?，燒瓶中空氣由D處橡膠管排出。燒瓶中空氣排完后，D處用夾子夾緊，多余氨氣由尖嘴管排出，溶于水后使酚酞溶液變紅。

（4）反應(yīng)完成后，用食指按住瓶塞上短玻璃導(dǎo)管C處，擠壓塑料瓶，使少量水進(jìn)入燒瓶，即可形成美麗的噴泉。如果用食指按住短玻璃導(dǎo)管C處，可調(diào)節(jié)塑料瓶中進(jìn)氣量，使之產(chǎn)生一定的負(fù)壓，這樣可以控制噴泉大小，延長(zhǎng)噴泉持續(xù)時(shí)間，突出了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

1.5注意事項(xiàng)

（1）所加藥品的量要適中，可以根據(jù)燒瓶的大小適當(dāng)調(diào)整。

（2）藥品加入要迅速，避免生成的氨氣大量外逸，污染環(huán)境。

1.6實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)

將制取氨氣的裝置整合到燒瓶中，可以把氣體的收集與噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置連成一個(gè)整體，無(wú)需事先收集，操作簡(jiǎn)單;節(jié)約時(shí)間、藥品;噴泉可以隨意控制，突出試驗(yàn)現(xiàn)象。

2白煙噴泉實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)儀器

圓底燒瓶、錐形瓶、帶鐵圈的鐵架臺(tái)、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、膠頭滴管、雙孔橡皮塞。

2.2實(shí)驗(yàn)藥品

氯化氫氣體、氨氣。

2.3實(shí)驗(yàn)裝置

白煙噴泉示意圖。

2.4實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象：

（1）氨氣裝在一個(gè)小圓底燒瓶里，用一個(gè)合適的帶有玻璃導(dǎo)管和膠頭滴管的雙孔橡皮塞塞緊瓶口。氯化氫裝在一個(gè)500mL的錐形瓶中，也用一個(gè)合適的裝有玻璃導(dǎo)管的雙孔橡皮塞塞緊瓶口，用橡皮管將兩個(gè)導(dǎo)管相連。這樣就裝置成了所需的實(shí)驗(yàn)儀器。

（2）使用時(shí)，用手?jǐn)D壓裝滿水的膠頭滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶，幾秒鐘后，HCl氣體開(kāi)始進(jìn)入燒瓶，并形成白煙“噴泉”。

2.5注意事項(xiàng)

（1）盛氣體的燒瓶必須干燥，否則甁中有液體，會(huì)使瓶口留下空氣，形成的噴泉壓力不大。

（2）氣體要充滿燒瓶。

2.6實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)

利用氯化氫和氨氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氯化銨固體導(dǎo)致燒瓶?jī)?nèi)氣壓下降形成噴泉的演示實(shí)驗(yàn)，可以開(kāi)拓學(xué)生視野，豐富學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3物理方法制造噴泉

3.1實(shí)驗(yàn)儀器

圓底燒瓶、燒杯、帶鐵圈的鐵架臺(tái)、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、夾子。

3.2實(shí)驗(yàn)裝置

噴泉實(shí)驗(yàn)裝置圖。

3.3操作步驟

（1）按圖組裝儀器。在圓底燒瓶中先盛小半瓶水，加熱使水至沸騰。

（2）用帶有玻璃管的塞子塞緊瓶口，倒置，放在鐵架臺(tái)上，玻璃導(dǎo)管底端插入燒杯中。

（3）用濕毛巾捂住圓底燒瓶或往圓底燒瓶澆涼水，由于瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)降低，會(huì)形成美麗的噴泉。

3.4注意事項(xiàng)

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)速度要快。

（2）注意安全，防止?fàn)C傷。

3.5實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)

本實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生意識(shí)到發(fā)生噴泉現(xiàn)象并不一定需要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使用純物理方法降低壓強(qiáng)也可進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)。此方案可培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，促使學(xué)生思維更加嚴(yán)密、全面。

4對(duì)噴泉實(shí)驗(yàn)的分析

通過(guò)對(duì)噴泉實(shí)驗(yàn)的研究、探索和實(shí)驗(yàn)我們總結(jié)噴泉實(shí)驗(yàn)的基本原理是： 利用氣體在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的負(fù)壓，在打開(kāi)活塞后，大氣壓會(huì)將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中，形成噴泉。產(chǎn)生噴泉有兩種方法即：物理方法和化學(xué)方法。

通過(guò)分析噴泉實(shí)驗(yàn)的基本原理和條件，我們總結(jié)出噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：盛氣體的燒瓶必須干燥，否則形成的噴泉壓力不大;氣體要充滿燒瓶;燒瓶不能漏氣;所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應(yīng)。

一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，可以演變出這么多問(wèn)題，說(shuō)明化學(xué)的博大精深，也說(shuō)明發(fā)散思維的重要性。新課程注重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，本次對(duì)噴泉實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新思考與實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

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