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用理想气体状态方程探究喷泉实验的启动方法

2012-11-21陈雨露

中小学教学研究 2012年10期
关键词:实验

陈雨露

(沿河县沿河民族中学,贵州 沿河 565300)

喷泉实验是中学化学的经典实验之一,长期以来,喷泉实验以其独特的趣味性和学科知识的高度综合性为广大师生所关注。

要探究喷泉的启动方法,首先得要弄清楚形成喷泉的原理。

如图1(图中夹持装置已略去),烧瓶和烧杯通过尖嘴玻璃管组成一个连通器,烧瓶内充满氨气,胶头滴管内吸入一定量的水,开始时烧瓶内充满气体,气压较大,大气压无法将烧杯内的液体压到烧瓶中去,因而形不成喷泉。此时,只需将胶头滴管内的水挤入烧瓶,由于氨极易溶于水,造成烧瓶内气压急剧降低,大气压使烧杯中的液体沿玻璃管上升,在尖嘴处喷涌而出,形成喷泉。

显然,形成喷泉的关键是产生压强差,即大气压强大于烧瓶内气体压强与尖嘴玻璃管顶端到烧杯内液面高度液柱产生的压强之和,而且这个差值越大,越易形成喷泉,所以,要启动喷泉,就必须尽可能大地降低烧瓶内的气压。

思考影响气体压强的因素会很自然地想到理想气体状态方程:PV=nRT,并由此推出P=nRT/V。可见降低烧瓶内气体压强的方法有三种:①减少气体的物质的量(n),②降低气体的温度(T),③增大气体的体积(V)。

一、减少气体的物质的量

对于象NH3、HC1等极易溶于水的气体,在做喷泉实验时,采用图1所示装置,只需将胶头滴管中的水挤出少许,打开止水夹,即可启动喷泉。

对于象 CO2、SO2、NO2、H2S、Cl2等在水中溶解度不大的酸性气体,采用图1所示装置,将胶头滴管和烧杯中的液体换成NaOH溶液,再将胶头滴管中的NaOH溶液挤入烧瓶中,稍微振荡烧瓶,然后打开止水夹,即可启动喷泉。……

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