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        噴泉實(shí)驗(yàn)新花樣

        2017-03-31 09:18:02秦嵩博
        關(guān)鍵詞:燒瓶噴泉氨氣

        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。

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