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Experimento de la fuente
Método de preparación
Toma una botella de vidrio e inserta un Tapón perforador. Inserte un tubo de vidrio con punta puntiaguda en el orificio del tapón y coloque un tubo de goma en el extremo exterior
Cómo utilizar
Utilice una jeringa para extraer aire de la botella varias veces. y luego sujete el tubo de goma con una abrazadera de resorte. Coloca la botella de vidrio boca abajo en el fregadero. Retire el clip de resorte y verá agua saliendo a borbotones de la punta del tubo de vidrio a través del tubo de goma, formando una fuente
Materiales de referencia
Si la botella está llena de agua caliente agua (70-100 ℃), después de verter el agua caliente, apriete rápidamente el tapón de goma del tubo de vidrio con la boca puntiaguda e inmediatamente déle la vuelta e insértelo en el agua del fregadero. ser visto. Nota: Las botellas sobrecalentadas no se pueden sumergir en agua fría para evitar que exploten.
El experimento de la fuente es un experimento exploratorio y juega un papel importante en la enseñanza de química en la escuela secundaria. El principio básico del experimento es crear una gran diferencia de presión dentro y fuera del matraz en un corto período de tiempo, y usar la presión atmosférica para presionar el líquido en el vaso debajo del matraz hacia el matraz, formando una fuente en la boca del matraz. el conducto puntiagudo (Figura 1). Los requisitos para este tipo de experimento son: ① El dispositivo tiene buena estanqueidad al aire; ② El gas utilizado puede disolverse en una gran cantidad del líquido utilizado o el gas puede reaccionar rápidamente con el líquido. Las sustancias que se pueden utilizar para experimentos con fuentes suelen clasificarse en los siguientes grupos:
Gas (a)
Líquido (b)
Líquido (c)
Principio experimental
NH3
Agua
Agua
La solubilidad del NH3 es 1:700
HCl
Agua
Agua
La solubilidad del HCl es 1:500
CO2
NaOH solución
Solución de NaOH
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
SO2
Solución de NaOH
Solución de NaOH
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
Cl2
Solución de NaOH
Solución de NaOH
2NaOH+Cl2 =NaClO+NaCl+H2O
NO2
Agua
Agua
3NO2+H2O=2HNO3+NO (no se puede llenar)
Fuente El experimento puede ilustrar vívidamente que algunos gases son extremadamente solubles en agua (o soluciones específicas). Las extensiones basadas en sus principios también pueden explorar diversas aplicaciones de los experimentos con fuentes.
1. Expansión basada en dispositivos y condiciones experimentales
Por ejemplo, la pregunta 29 del Examen Nacional Integral de Ciencias de 2002 proporciona el dispositivo que se muestra en la Figura 2, lo que requiere una explicación del método. de inducir una fuente.
No es difícil averiguarlo analizando el principio del fenómeno de la fuente. Simplemente abra la abrazadera de cierre de agua y cubra el matraz con las manos (o con una toalla caliente, etc.). El gas amoníaco se expandirá cuando se caliente y expulsará el aire del tubo de vidrio. El gas amoníaco se disolverá rápidamente después del contacto con el agua. , reduciendo la presión en el matraz. Se producirá una fuente.
2. Amplíe según los problemas que ocurrieron en el experimento.
Por ejemplo, cuando un estudiante usó gas HCl para hacer un experimento con una fuente, el agua rociada en el matraz fue menor que 1/3 del volumen del matraz La razón No puede ser ( ).
(A) El matraz está mojado (B) El dispositivo no es hermético (C) La solución de prueba de tornasol no se agrega al agua (D) El matraz no está lleno de HCl
Experimento de la fuente Hay muchas razones para el fracaso. Es necesario comprender la esencia y hacer suposiciones audaces. Obviamente (A) (B) (D) puede hacer que el agua rociada en el matraz sea menos de 1/3 del volumen del matraz, por lo que la respuesta es (C).
3. Expansión basada en el fenómeno ocurrido en el experimento
Como se muestra en la Figura 3, el estudiante A llenó el matraz con O2 y añadió una sustancia sólida blanca a la anticuchara. cuchara ardiente. , quiero hacer un experimento con una fuente de O2. Al comienzo del experimento, se utilizó una lente convexa para enfocar la luz solar sobre el sólido en la llave anti-llave encendida, y apareció una ráfaga de fuego y humo blanco en la llave encendida. Espere un momento y abra la abrazadera de cierre de agua en el tubo de goma. Vi una hermosa fuente. ¿Puedo preguntar qué sustancia añadió a la llave anti-quema?
Un análisis exhaustivo de los fenómenos producidos en los experimentos anteriores, combinado con los principios del experimento de la fuente, fácilmente pensaremos que la sustancia añadida A la tecla anti-quema de llaves se encuentra el fósforo blanco.
El fósforo blanco reacciona con el O2 del matraz para formar P2O5 sólido, lo que reduce la presión en el matraz. Después de abrir la abrazadera de retención de agua, el agua del vaso se fuerza a entrar en el matraz para formar una fuente.
4. Expansión basada en los productos del experimento
¿El experimento de la fuente solo puede rociar líquido?
Como se muestra en la Figura 4, los pistones a, byc están todos cerrados antes del experimento. ¿Qué debo hacer si quiero producir humo en este dispositivo? ¿Qué debo hacer si quiero crear un fenómeno de doble fuente en este dispositivo?
Análisis: Apretar el gotero de goma, y el agua del gotero disuelve parte del NH3 de la botella derecha, reduciendo la presión dentro de la botella. Abra los pistones a y by el HCl de la botella izquierda entrará en la botella derecha para formar NH4Cl sólido y provocar humo. Si se abre el pistón c en este momento, el agua del vaso presionará contra los matraces izquierdo y derecho, produciendo una fuente roja en la botella izquierda y una fuente azul en la botella derecha.
5. Expansión basada en los reactivos del experimento
¿Es cierto que sólo los gases inorgánicos pueden producir el fenómeno de la fuente?
Apriete el matraz lleno de etileno con un tapón de goma con un tubo puntiagudo e instale el instrumento como se muestra en la Figura 5.
Afloje la abrazadera de resorte A, sople aire en el matraz Erlenmeyer que contiene agua con bromo a través del conducto C, de modo que aproximadamente 10 ml de agua con bromo entren en el matraz y luego sujete la abrazadera de resorte A. Agite el matraz, el agua con bromo se desvanecerá rápidamente, se formará aceite y se formará una presión negativa en el matraz. Suelte la abrazadera de resorte A y el agua con bromo se rociará automáticamente. Después de rociar aproximadamente 10 ml de agua con bromo, sujete la abrazadera de resorte A y agite el matraz. El agua con bromo se desvanecerá rápidamente nuevamente. Repita esta operación varias veces. Cuando el color del agua de bromo rociada no se puede desvanecer por completo, significa que el gas del matraz ha reaccionado por completo. También se puede formar una fuente aflojando la abrazadera de resorte B y permitiendo que rocíe agua destilada dentro del matraz. Mientras se complete la reacción, el líquido llenará casi todo el matraz.
6. Cálculo de la expansión de la concentración del producto
Por ejemplo, se llenan dos matraces secos de igual volumen con ①NH3 ②NO2 respectivamente a la misma temperatura y presión, y se realiza un experimento de fuente. Después de la reacción completa, la concentración de la sustancia en la solución en el matraz final es ( )
(A)①＜② (B)①＞② (C)①＝② (D) No se puede determinar
Análisis: ① Suponga que el volumen del matraz es V L, luego la cantidad de sustancia gaseosa después de llenarlo con NH3 es mol. Después de que ocurre el fenómeno de la fuente, el matraz se llenará con una solución que contiene NH3, es decir, el volumen de la solución es V L, por lo que la concentración de la sustancia en la solución en el matraz es mol/L.
② Supongamos que el volumen del matraz es V L, entonces la cantidad de sustancia gaseosa después de llenarlo con NO2 es mol. Se produce la siguiente reacción: 3NO2+2H2O=2HNO3+NO La cantidad de HNO3 producida después de la reacción es mol. Como queda L gas, el volumen de la solución en el matraz es L, por lo que la concentración de la sustancia en la solución en el matraz también es mol/L. Entonces la respuesta es (C).
7. Ampliación del pensamiento inverso basado en principios experimentales
Los experimentos habituales con fuente intentan reducir la presión en el matraz para formar una presión negativa, de modo que el líquido se rocíe dentro del matraz. ¿Se puede aumentar la presión externa para forzar que el líquido entre en el matraz? Eche un vistazo a los siguientes dos ejemplos.
① Como se muestra en la Figura 6, agregue una cantidad suficiente de las siguientes sustancias al matraz Erlenmeyer para producir el fenómeno de la fuente: ( )
(A) Carbonato de sodio y ácido clorhídrico diluido (B ) Hidróxido de sodio y ácido clorhídrico diluido
(C) Cobre y ácido sulfúrico diluido (D) Sulfato de cobre y solución de hidróxido de sodio
Análisis: La reacción del carbonato de sodio y el ácido clorhídrico puede producir una gran cantidad de CO2 El gas aumenta la presión dentro del matraz Erlenmeyer, forzando la mezcla de reacción a entrar en el matraz. También puede formar una fuente. Entonces la respuesta es (A).
②Como se muestra en la Figura 7, coloque un tanque de agua fuera del matraz cónico, agregue alcohol a la botella, agregue agua helada al tanque de agua y luego agregue cantidades suficientes de las siguientes sustancias para crear una fuente. Agregue el agua al tanque de agua. La sustancia puede ser ( )
(A) Ácido sulfúrico concentrado (B) Sal de mesa (C) Nitrato de potasio (D) Sulfato de cobre
Análisis. : El ácido sulfúrico concentrado libera calor cuando se disuelve en agua. El alcohol en el matraz Erlenmeyer se vaporiza parcialmente para aumentar la presión en el matraz Erlenmeyer y el alcohol se presiona dentro del matraz para formar una fuente. La respuesta es (A).
Por lo tanto, también se puede formar una fuente haciendo que la presión fuera del matraz sea mayor que la presión dentro del matraz mediante una reacción química o algún método físico.
Los principios de los dos ejemplos anteriores son en realidad los principios de las fuentes artificiales y las erupciones volcánicas.
8. Migración y expansión del principio de la fuente
Como se muestra en la Figura 8, el matraz contiene gas X y el gotero contiene líquido Y. Si aprietas la punta de goma del gotero para dejar caer el líquido Y en el matraz Erlenmeyer y lo agitas, después de un rato, podrás ver que el pequeño globo abulta. El gas X y el líquido Y no pueden ser ( )
X
Y
A
NH3
H2O
B
SO2
Solución de NaOH
C
CO2
6mol/ L Solución de H2SO4
D
HCl
Solución de Na2SO4 6mol/L
Análisis: Cuando se deja caer el líquido Y en el matraz Erlenmeyer Después el gas Por lo tanto, sólo (C) no cumple la condición. Aunque este experimento no produjo un fenómeno de fuente, su principio es el mismo que el del experimento de la fuente
Materiales de referencia: baike.baidu.com/view/879352.htm y down.ks5u.com/picupload /UpLoadsl /20081022/08102217172280839.jpg