二氧化硫的喷泉实验

【前言】二氧化硫的喷泉实验由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。[注：烧瓶体积(mL)；L――导管有效长度――未浸入水中的部分(cm)；101325――大气压数值(单位：帕)；40――1mL 水溶解的SO2气体的体积(mL)；98――由直玻璃管中水产生的压强根据公式P=ρgh(ρ:水的密度，g：重力加速度为9.8m/s2，h：直玻璃管中水的高度即L)通过变换单位...

文章编号：1005－6629(2007)07－0080－02 中图分类号：G632.479 文献标识码：B

[问题的由来]

2003年，我校青年化学教师李金花在宜昌市高中化学优质课竞赛的课堂上，演示了用SO2气体与水反应的喷泉实验。当时，有很多听课的专家感到疑惑，在课后亲自操作进行了验证。其实，这一成果是沿用了学生所做的一道综合试题，并由学生试验成功的。其研究的经过发表于《化学教育》2006年第2期题为“有意的研究、无意有发现”一文。

[问题]

某化学兴趣小组的组员通过计算得出，选择一定容积V的烧瓶与一定长度L的直玻管，用SO2气体与水可以发生喷泉现象，并导出了烧瓶的体积与直玻管长度的关系为(假定挤出的水为1mL)：

[注：烧瓶体积(mL)；L――导管有效长度――未浸入水中的部分(cm)；101325――大气压数值(单位：帕)；40――1mL 水溶解的SO2气体的体积(mL)；98――由直玻璃管中水产生的压强根据公式P=ρgh(ρ:水的密度，g：重力加速度为9.8m/s2，h：直玻璃管中水的高度即L)通过变换单位运算得出]

学生在进行实验验证时，采用了对比实验，用向上排空气法分别收集了一瓶干燥的HCl气体与一瓶干燥的SO2气体，并按右图所示的装置进行实验。当将胶头滴管中的水挤出后，打开止水夹，装有HCl气体的烧瓶中的喷泉很快发生，但装SO2气体的烧瓶中却没有产生喷泉。其中一个同学夹上止水夹后将烧瓶取下，翻转摇动了几下，再装上，当打开止水夹时，喷泉便马上发生了。重复试验，改用2瓶SO2气体对比，一瓶摇动，一瓶不摇动，摇动的喷泉很快发生，不摇动的要过比较长的时间喷泉才会发生，但最后烧瓶中液面的高度不论是摇动还是不摇动，装SO2气体的要比装HCl气体的高。据此，回答下列问题：

(1)为什么用HCl气体喷泉很快发生？而用SO2气体则挤入水后要摇动才能尽快发生？_______。

(2)喷泉发生后烧瓶中的液面，为什么用SO2气体比用HCl气体的要高？__________。

[问题解析]

(1)SO2的溶解度比HCl的要小很多，溶解速率慢，需摇动烧瓶加快SO2气体的溶解。

(2)①SO2的式量比HCl大(即SO2的密度比HCl的密度大)，排空气法收集的SO2多；②SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3比SO2易氧化，当氧化生成H2SO4时又消耗了烧瓶中的部分O2。

[问题的拓展]

在2002年高考考查了喷泉实验的操作以后，引发有关喷泉实验的研究可以说到了一个空前的程度。我们也从实验原理入手，结合同学们日常生活中的一些行为习惯，编撰了一道综合实验题，来评价学生的知识水平与操作能力，使用了3年，效果良好。

问题：右图是某同学用两个塑料矿泉水瓶组装的一套喷泉实验的装置，上瓶中的小试管与玻管扎在一起，K1、K2、K3是止水夹。实验时，打开K1、关闭K3，先将玻管向上瓶移动，利用瓶底使玻棒将固体A(纱包)约有一半浸入到溶液B中，反应立即发生。

(1)固体A是______，溶液B是_________；使装有固体A的纱包一半浸入到溶液B中的目的是___________。

(2)检验生成的气体已充满上瓶的可靠方法(现象)是___________。

(3)反应充分后(假设上瓶生成的气体已充满)，关闭K1、K3，用注射器通过橡胶塞向上瓶注入约1mL水，能观察到的现象是_________，然后，打开K2、K3，能观察到的现象有____________。

(4)当上瓶生成的气体充满后，若没有注射器向上瓶注水，则能使喷泉发生的一种最简便的方法是__________。

答案

(1)生石灰(CaO)或碱石灰；浓氨水；浸入部分与浓氨水作用生成氨气，未浸入部分可用于干燥氨气。

(2)用湿润的红色石蕊试纸靠近上瓶出口，变蓝，或用蘸有浓盐酸的玻棒靠近上瓶出口，有白烟产生。

(3)上面矿泉水瓶变瘪；形成蓝色喷泉、上瓶逐渐鼓起、下瓶中的水面逐渐下降。

(4)关闭K1，打开K2、K3，将上瓶轻轻挤压，当看到下面的玻管中有较多的气泡产生后，再松手，喷泉即可发生。

评析

饮用酸奶与矿泉水，是大多数学生每天要进行的生活行为。挤压软瓶人人都会，利用压力差产生喷泉的物理原理也都清楚，但能否联系所学知识进行应用并优化，不通过训练是很难养成这样的习惯的。初遇此题，大多数学生对第(1)问，一是忽视浓(氨水)，二是忽视干燥的作用。对第(2)问，大多数同学都是选取在上瓶下出口处出现白雾的现象，殊不知，由于氨气的密度小，在空气中扩散快，如果当时空气干燥，则“看到白雾”是不可靠的。对第(3)问的前一空，很多同学不知怎么说，而对第二空，一般都填不完整。对第(4)问，按最优答案作答者廖廖无几，虽然有不少学生是采取了“先关闭K1、K2，打开K3挤压下瓶，待上瓶中有水从直导管冒出时，再打开K2”的思路，可见缺乏评价能力与比较优化；但有很多学生还是“用冰袋或暖袋敷上瓶”的高考原题思维模式，将自己每天都在玩、都会做的事忘于脑后，可见学习与生活的脱节。通过此题练习，一是要求同学们对氨气的制备原理要能够迁移，对氨气的检验与喷泉实验的操作要能够优化；二是提醒同学们注意，要学好化学必须学好其它科学知识，必须理论联系实际，必须关注生活，活学活用。

[使用记录]

曾在校内使用。

[教育价值]

此题以喷泉实验的现象与原理为载体，通过操作的细微差别入手，考查了HCl气体与SO2气体的性质，包括密度、溶解性、连续反应的性质以及加快气体溶解的操作方法等知识，试题内容来源于真实的实验研究，论据充分。通过题干的叙述使学生明确在进行化学实验时，运用物质性质与实验操作中存在的一些技巧与细节。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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