备考2024届高考化学一轮复习强化训练第四章非金属及其化合物第6讲氮及其氧化物氢化物和铵盐喷泉实验的拓展应用

热点：喷泉实验的拓展应用命题特点：利用物质的溶解性，使装置内外形成压强差→发散思维：仪器流程型实验中，可通过改变装置中气体压强，将溶液从一个装置转移至另一个装置中，进一步实现溶液的混合。1.形成喷泉的原理形成喷泉最根本的原因是容器内外存在较大的压强差。在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，形成喷泉。2.常见喷泉的类型①容器内气体极易溶于水（或容器内气体易与溶液反应），使容器内压强迅速降低引发的喷泉（容器内压强小于外界大气压）。图1中打开[1]　止水夹　，挤出[2]　胶头滴管中的水　，氨气极易溶于水，烧瓶内压强迅速[3]　减小　，即产生喷泉。图2中打开[4]　止水夹　，用手（或热毛巾等）[5]　将烧瓶捂热　，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，与水接触，即产生喷泉。②容器内的液体由于受热或发生化学反应产生了大量的气体，使容器内的压强增大引发的喷泉（容器内压强大于外界大气压）。图3的锥形瓶中盛放“碳酸氢铵与稀盐酸”或“过氧化钠与水”等均能形成喷泉。城市喷泉装置的原理与图3所示装置相同，属于正压喷泉。3.常见的能形成喷泉的气体和吸收剂气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2（体积比为4∶3）NO2、O2（体积比为4∶1）吸收剂水、碱溶液水、酸溶液碱溶液水、碱溶液水、碱溶液水、碱溶液4.常见的装置 装置Ⅰ：打开[6]　止水夹　，挤压胶头滴管的[7]　胶头　，使少量水进入[8]　烧瓶　，导致大量的NH3溶解。烧瓶内形成负压而产生喷泉。装置Ⅱ：挤压[9]　气球　，即可使少量的酚酞溶液沿导管进入[10]　烧瓶　，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生[11]　红　色喷泉。装置Ⅲ：打开[12]　止水夹　，用手（或热毛巾等）[13]　捂热烧瓶　，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉（或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水）。装置Ⅳ：在锥形瓶中加入能产生气体的物质，使锥形瓶内气体的压强明显[14]　增大　，将液体压入烧瓶而产生喷泉。装置Ⅴ：在水槽中加入使水温度升高的物质，使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强[15]　增大　而产生喷泉。装置Ⅵ：向烧瓶中通入H2S（或SO2），然后通入SO2（或H2S），有[16]　淡黄　色粉末状物质生成，烧瓶内壁附有水珠，NaOH溶液喷到烧瓶内。装置Ⅶ：向烧瓶中通入HCl，使HCl进入烧瓶中与NH3反应，导致烧瓶中压强[17]　减小　，NaOH溶液喷到烧瓶内。5.喷泉实验产物的浓度计算关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度：（1）HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时，所得溶液的物质的量浓度为122.4mol·L－1。（2）当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c（HNO3）＝128mol·L－1。1.[全国Ⅲ高考]喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体－溶液，能出现喷泉现象的是（　B　）气体溶液AH2S稀盐酸BHCl稀氨水CNO稀H2SO4 DCO2饱和NaHCO3溶液解析　H2S与稀盐酸不反应，且在稀盐酸中的溶解度较小，向圆底烧瓶中挤入少量稀盐酸，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，A项错误；HCl能与稀氨水反应，向圆底烧瓶中挤入少量稀氨水会造成圆底烧瓶内气压明显减小，B项正确；NO与稀硫酸不反应，在稀硫酸中溶解度非常小，向圆底烧瓶中挤入稀硫酸，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，C项错误；CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度较小，向圆底烧瓶中挤入饱和NaHCO3溶液，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，D项错误。2.喷泉实验是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。试根据下图，回答下列问题：（1）甲装置为化学教学中所用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。下列组合不可能产生喷泉的是　B　（填标号，下同）。A.HCl和H2OB.O2和H2OC.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液（2）在乙装置的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是　D　。A.Cu与稀盐酸B.NaHCO3与NaOH溶液C.石灰石与稀硫酸D.NH4HCO3与稀盐酸（3）在乙装置的锥形瓶外放一水槽，锥形瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质不可能是　C　。A.浓硫酸B.生石灰C.硝酸铵D.烧碱（4）城市中常见的人造喷泉的原理与上述　乙　装置的原理相似。（5）如果只提供丙（烧瓶内充满NH3）装置，引发喷泉的操作是　打开止水夹，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热（或在烧瓶上覆盖冷毛巾或淋洒冷水或在烧瓶上涂抹无水乙醇）（其他合理答案也可）　。 （6）丁装置能不能喷烟或产生双喷泉呢？实验前a、b、c活塞均关闭，提前在烧杯中的水中滴加几滴紫色石蕊溶液。①若要使该装置中产生喷烟现象，该怎样操作？　挤压胶头滴管，然后打开a、c活塞　。②若要使该装置中产生双喷泉现象，该怎样操作？　在①的基础上打开b活塞　。（7）某同学在烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度（假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散）。①若用HCl气体，则c（HCl）＝　122.4mol·L－1　。②若用NO2气体，则c（HNO3）＝　122.4mol·L－1　。③若用n（NO2）∶n（O2）＝4∶1的混合气体，则c（HNO3）＝　128mol·L－1　。解析　（1）A项，HCl在水中溶解度很大，能形成喷泉；B项，O2在水中溶解度很小，不能形成喷泉；C项，NH3在水中溶解度很大，能形成喷泉；D项，CO2和NaOH溶液可发生反应且不产生气体，能形成喷泉。（2）能在锥形瓶内反应产生气体，使锥形瓶内的压强大于圆底烧瓶内的压强，即可产生喷泉，故应选NH4HCO3与稀盐酸。A项，Cu与稀盐酸不反应；B项，NaHCO3与NaOH反应没有气体生成；C项，CaCO3与稀硫酸反应生成微溶物CaSO4，附着在CaCO3表面，阻止反应继续进行，产生气体的量较少。（3）浓硫酸溶于水放出大量的热，生石灰与水反应放出大量的热，烧碱溶于水放出大量的热，都能使锥形瓶内的酒精汽化而引发喷泉。（4）城市中常见的人造喷泉的原理是通过增大喷泉下面的压强而产生压强差，所以选乙装置。（5）如果只提供丙（烧瓶内充满NH3）装置，引发喷泉的方法是打开止水夹，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热，压强增大，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，引发喷泉；或在烧瓶上覆盖冷毛巾或淋洒冷水，使烧瓶内温度降低，压强减小，从而引发喷泉；或在烧瓶上涂抹无水乙醇，由于乙醇挥发带走热量使烧瓶内温度降低，压强减小，引发喷泉。（6）①挤压胶头滴管，滴管中的水溶解右边烧瓶中的部分NH3使烧瓶内压强减小，打开a、c活塞，左边烧瓶中的HCl进入右边烧瓶生成NH4Cl固体而产生喷烟现象。②在①的基础上，打开b活塞，则烧杯内的水会被压入左右两个烧瓶中，在左边烧瓶中产生红色喷泉，在右边烧瓶中产生蓝色喷泉。