2020年必修一人教版(2019版)第二节 氮及其化合物 重点内容讲座氨气的喷泉实验原理和操作

第二节氮及其化合物重点内容讲座氨气的喷泉实验原理与操作情景：氨气喷泉实验的创新设计。

一、喷泉实验的注意事项实验中盛装气体的烧瓶必须是干燥的，不能留有气体液体。

否则，会使瓶口留下空气，致使形成喷泉的压力过小。

在实验过程中，气体必须要充满整个烧瓶后才可以继续下一步。

保证所有实验器材的完整性，烧瓶不能有漏气的情况出现。

二、实验所需的药品和器材药品：28%左右的浓氨水，酚酞溶液、氢氧化钠固体(生石灰)、水和备用的无水酒精；器材：塑料品(矿泉水瓶或可乐瓶均可)、小试管、橡皮筋、尖嘴玻璃管、短玻璃导管、烧瓶、橡胶管、两个双孔橡皮塞等。

三、实验过程与现象1．将小试管固定在尖嘴玻璃管上，用橡皮筋固定；在塑料瓶中加入适量的水，并滴入适量的酚酞溶液，振荡摇匀；2．按照上图组装好所有器材，并用手握紧烧瓶，以检验烧瓶的气密性；3．在小试管中加入适量的浓氨水和氢氧化钠固体(生石灰)，快速的伸入烧瓶中，重新安装好所有装置，并观察现象。

通过观察，小试管中不断有气泡放出，烧瓶中的空气由D处排出；待烧瓶中的空气全部排出完毕，用夹子将D处夹紧，确保不会漏气；多余的氨气则会通过尖嘴导管进入塑料瓶中，氨气溶于水后，含有酚酞溶液的水就会变成红色；4．待所有的氨气都溶于水中后，用左手的食指按住瓶塞上短玻璃管C处，右手挤压塑料瓶，让少量的水进入烧瓶内，即可看见喷泉现象；通过调节堵住C 处左手手指的力度，能够控制塑料瓶的进气量，从而产生一定的负压，以此控制喷泉的大小；5．实验过程中所有加的药品的量要根据烧瓶的大小进行适当调节；加入药品的动作要迅速，避免造成氨气外泄，污染环境。

请回答下列问题：1．该实验涉及到的方程式有哪些？提示 NH 3·H 2O=====△NH 3↑＋H 2ONH 3＋H 2O NH 3·H 2O2．该实验的优点是什么？提示 ①实验将气体的收集与喷泉实验装置连成一体，不需要事先去收集氨气；实验器材容易得到；②整个实验的操作简单，药品用量减化；实验的成功率得到明显提升；③喷泉现象时间被延长了，实验现象更为突出明显；④实验对外部环境的要求不高，即便操作失败也容易补救。

3．传统实验装置的缺点有哪些？提示 传统的氨气喷泉实验需要事先收集好氨气，再利用氨气的溶水性使瓶内外的气压在短时间内形成气压差，打开活塞后，大气压将瓶下液体压入瓶内，从而在尖嘴导管处形成喷泉。

传统实验的步骤不仅繁琐，实验成功率也不高，在氨气收集的过程中稍有不慎就会造成氨气泄漏，污染教学环境。

而操作人在实验过程中如果有一个步骤没有达到要求，该实验现象就无法显现，实验就算失败了。

使容器内外产生较大压强差的两种方法(1)减小内压法：如图Ⅰ所示。

烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体迅速进入形成喷泉。

常见气体与吸收剂的组合气体HCl NH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2＋O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸NaOH溶液水(2)增大外压法：如图Ⅱ所示。

锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→容器内压强增大→锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉。

如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理典型例题：喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。

(1)实验室制取氨气的化学方程式___________________________。

①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是______________。

该实验的原理是_____________________________________。

②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法_______________________________________________________________________________。

(2)利用图3装置，在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是________。

A．Cu与稀盐酸B．NaHCO3溶液与NaOH溶液C ．CaCO 3与稀硫酸D ．NH 4HCO 3与稀盐酸(3)从产生喷泉的原理分析，图1、2是________上部烧瓶内的压强。

图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。

人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图________原理相似。

解析 (1)图1引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管即可，图2则需先打开止水夹，再用热毛巾捂住圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去热毛巾即可。

(2)能在锥形瓶内反应产生气体，压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH 4HCO 3和稀盐酸，其他要么不反应，要么反应不生成气体或产生气体很少。

(3)图1、2是上部压强减小导致喷泉，图3是下部压强增大导致喷泉，人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。

答案 (1)2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3＋2H 2O ①打开止水夹，挤压胶头滴管 NH 3溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内的水进入圆底烧瓶，形成喷泉 ②打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾(2)D (3)减小 增大 3强化训练；1、如图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。

挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是( )A ．CO 2(浓NaOH 溶液)/无色喷泉B ．NH 3(H 2O 含酚酞)/红色喷泉C ．SO 2(浓NaOH 溶液)/红色喷泉D ．HCl(AgNO 3溶液)/白色喷泉解析气体与液体易发生反应或易溶即可形成喷泉。

CO2→NaOH溶液反应，无色喷泉；NH3→H2O(酚酞)，易溶显红色，形成喷泉；SO2→NaOH溶液反应，无色喷泉；HCl→AgNO3溶液反应，生成白色沉淀，形成喷泉。

答案 C2、某同学仿照“喷泉”实验的原理，在实验室做了一个“喷烟”实验，如图所示。

他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体，在胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内，然后打开止水夹，便可以看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。

若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO气体中的两种，则下列判断中正确的是()A．X是NH3，Y是HCl B．X是Cl2，Y是NH3C．X是SO2，Y是O2D．X是NO，Y是O2解析根据题中已知的气体，能产生白烟的是HCl和NH3或Cl2和NH3，再根据题中信息“甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅”可知X是NH3，Y是HCl，故A项正确。

答案 A3、(2019·北京朝阳区高一检测)如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正确的是()A.该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性C.形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压D.用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验答案 D解析A项，NH3极易溶于水，可用来做喷泉实验；B项，氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红色；C项，NH3极易溶于水，使烧瓶内的气压小于大气压，在压强差的作用下，烧杯中的水沿导管迅速向上流动，从而形成喷泉；D项，Cl2在水中的溶解度较小，不能用于做喷泉实验。

4喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。

装置中的气体a可能为①氯气、②氢气、③氨气、④氯化氢、⑤二氧化碳。

打开装置中的止水夹，挤压胶头滴管，若液体b 为水时，能产生喷泉现象的气体a 可能是③④(填序号，下同)；若液体b 为氢氧化钠浓溶液时，能产生喷泉现象的气体a 可能是①④⑤。

5、A 是一种酸式盐，它与NaOH 溶液共热，放出无色气体B ，用圆底烧瓶收集干燥的气体B ，按如图所示装置进行喷泉实验，挤压胶头滴管，可得到蓝色喷泉。

若向A 中加入稀盐酸，产生的无色气体C 能使品红溶液褪色。

请回答下列问题：(1)A 的化学式为________。

(2)可用于除去B 中水分的干燥剂是________，收集气体B 的方法是________。

(3)写出反应A →C 的离子方程式________________________________________________________________________________________________。

(4)A 与过量NaOH 溶液共热反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________。

解析 根据无色气体B 能使石蕊溶液变蓝色，推知B 为NH 3；根据无色气体C 能使品红溶液褪色，推知C 为SO 2；因为A 为酸式盐，所以进一步推知A 为NH 4HSO 3，NH 4HSO 3与过量NaOH 溶液共热时能发生反应NH 4HSO 3＋2NaOH=====△Na 2SO 3＋NH 3↑＋2H 2O 。

答案 (1)NH 4HSO 3(2)碱石灰 向下排空气法(3)HSO －3＋H ＋===H 2O ＋SO 2↑(4)NH ＋4 ＋HSO －3＋2OH －=====△2H 2O ＋NH 3↑＋SO 2－36、某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。

请回答：(1)实验室制备氨气的化学方程式为___________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)用装置B 收集氨气时，应选择氨气的进气口是______(填“a ”或“b ”)，并说明选择的理由是________________________________________________________________________。

(3)打开装置B 中的止水夹c ，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是________________________________________________________________________。

(4)为防止污染环境，以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是________(填序号)。

答案 (1)2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O(2)a 氨气的密度比空气的密度小(3)极易溶于水，与水反应生成碱(4)②④解析 (1)实验室制取氨气的化学方程式为2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O 。