很多城市的廣場上都建有聲、光、色、形俱美的音樂噴泉,它可激起人們沉思、詠歎、驚喜、雀躍的情緒而得到美的藝術享受。噴泉也是大自然的一大奇觀,它形成的原理是什麼呢?噴泉産生的原因就是裝置内外存在壓強差。
- 内部壓強小于大氣壓
如圖1,燒瓶内充滿幹燥氨氣,打開止水夾,然後擠出膠頭滴管中的水,由于氨氣極易溶于水,緻使燒瓶内氣體壓強迅速減小,燒杯中的水會呈噴泉狀噴出,最終幾乎充滿燒瓶(如圖2)。若在燒杯中滴加幾滴酚酞試液,則會形成美麗的紅色噴泉。
原理:利用燒瓶内的氣體易溶于水(或其他液體)而使其内部氣壓急劇減小,導緻壓強小于外面的大氣壓從而産生壓強差。在壓強差的作用下,燒杯中的水(或其他溶液)被壓入燒瓶内形成噴泉。
應用:如圖3,燒瓶中充滿幹燥氣體a,将滴管中的液體b擠入燒瓶内,輕輕振蕩燒瓶,然後打開彈簧夾f,燒杯中的液體b會噴出形成各種顔色的美麗噴泉,則a和b可能是
a(幹燥氣體) |
b(液體) |
噴泉 |
NH3 |
水(滴加酚酞) |
紅色 |
HCl |
水(滴加石蕊) |
紅色 |
NH3 |
水(滴加石蕊) |
藍色 |
HCHO |
水 |
無色 |
CO2 、NO2、 Cl2、SO2等酸性氣體 |
NaOH溶液 |
無色 |
二、内部壓強大于大氣壓
如圖4裝置,可有兩種方法形成噴泉:方法一,在錐形瓶中,加入足量NaHCO3 或者NH4HCO3等碳酸的酸式鹽與HCl或者稀H2SO4溶液,反應後生成的CO2使錐形瓶内壓強增大,将酸溶液壓入燒瓶産生噴泉。方法二,将錐形瓶放入一水槽中,錐形瓶中加入酒精或者其他易揮發的液體,向水槽中加入足量的濃H2SO4或者其他溶于水放出大量熱的物質,使錐形瓶中液體揮發導緻壓強增大,将未揮發的液體壓入燒瓶也能産生噴泉。
原理:利用錐形瓶内産生的氣體使其内部氣壓急劇增大,導緻壓強大于大氣壓從而産生壓強差。在壓強差的作用下,錐形瓶内的水(或其他溶液)被壓入燒瓶内形成噴泉。
應用:人造噴泉的原理與該裝置的原理相似。
【注意】噴泉能否形成,關鍵在于燒瓶内外産生壓強差的大小,操作時一定要保證裝置不漏氣。
三、防倒吸裝置
在化學實驗中,壓強差也會産生負面影響,實驗中易溶于吸收液的氣體溶于吸收液後會使裝置内的壓強瞬間減小甚至變為真空,在大氣壓的作用下吸收液倒吸入反應裝置而導緻實驗事故,在實驗中必須克服壓強差所造成的倒吸現象。下列裝置為常見的倒吸裝置:
說明:上述裝置的共性在于氣體與吸收液不接觸或者當吸收液倒吸入容積較大的容器時不會再繼續回流到發生裝置。
【拓展應用】
- 隻提供圖5裝置,請回答能否引發噴泉?如果能,該如何操作?
2.将氨氣通入到水中制氨水時,可以用一倒置漏鬥防止倒吸。還可以用下列哪些吸收裝置來代替?
【參考答案】 (1)打開止水夾,用手(或熱毛巾)将燒瓶捂熱,氨氣受熱膨脹,排出玻璃導管内空氣,氨氣與水接觸,就能引發噴泉。(2)ABD
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