噴泉實驗新花樣

秦嵩博

氨氣的噴泉實驗是一個很基礎也很有趣的演示實驗，老師上課演示時引起了我極大的興趣。

該實驗的原理為：氨氣在水中溶解度很大，在短時間內使燒瓶內的氣壓減小，打開活塞后，大氣壓將燒杯內的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導管口形成噴泉。

在觀察實驗的同時，我也有了一些自己的思考。

1.該噴泉實驗的原理與生活中見到的噴泉原理一樣嗎？若不一樣，能否將生活噴泉的原理搬到化學實驗中？

2.老師在課堂演示時會出現實驗失敗的情況，這是為什么？有什么方法可以提高實驗的成功率？

3.除了單一的紅色噴泉，能否形成其他顏色的噴泉？如果可以應選用哪些藥品？能否設計出彩虹般的噴泉？

4.作為噴泉實驗原料的氣體的溶解度應是多少？難溶或不溶性氣體能否形成噴泉？

5.如何改進和創新噴泉實驗的裝置？能否設計出雙噴泉甚至三噴泉？

6.實驗中有哪些因素會影響噴泉的效果？

由此，我進行了以下探究。

一、生活噴泉與化學噴泉

課堂上演示的噴泉實驗是減小燒瓶內的氣壓并在外界大氣壓的作用下形成的噴泉，而廣場上多姿多彩的噴泉是增大內部氣壓，在正常大氣壓下形成的，原理與火山噴發類似。于是，我通過以下實驗模擬生活中形成的噴泉。

實驗一：利用MnO2加快H2O2分解，增大燒瓶內的壓強，使其在空氣中形成噴泉。

1.先關閉導管上的止水夾，向燒瓶中放入MnO2，分液漏斗中裝H2O2，快速塞緊膠塞，打開分液漏斗，使燒瓶中快速聚集O2，氣壓增大。

2.一段時間后，打開止水夾，燒瓶中的水在高壓作用下噴出，在導管的出口處形成噴泉（裝置如圖1所示）。

實驗二：加熱氨水，使燒杯內壓強增大，從而形成噴泉，步驟如下。

1.先關閉止水夾，給盛有濃氨水的燒瓶加熱，使濃氨水分解成氨氣和水。

2.待瓶內氣體大量聚集后，氣壓增大到一定程度時打開止水夾，讓液體順著導管噴出，形成噴泉，實驗裝置如圖2所示。

二、噴泉實驗的改進和創新

課本中噴泉實驗形成的噴泉只能持續一小會兒，并且只有一個噴泉，形式單一。根據該實驗原理，我設計了新的裝置，實驗過程中能出現雙噴泉，讓噴泉實驗更精彩。

1.持久性噴泉

（1）制備一燒瓶O2，如圖3組裝裝置。

（2）用放大鏡聚光使磷燃燒，消耗O2。

（3）燒瓶內壓強減小，H2O2溶液進入燒瓶中形成噴泉，H2O2溶液與MnO2反應再生成O2，如此不斷循環。

（4）當溶液反應到一定程度時，打開止水夾，使水流下。

2.噴煙和雙噴泉實驗

（1）制取一燒瓶氨氣和一燒瓶HCl，如圖4連接裝置。

（2）關閉止水夾c，擠壓膠頭滴管，燒瓶中氨氣部分溶解，壓強減小，打開a、b，HCl被壓入盛有NH3的燒瓶中，形成噴煙現象。

（3）打開止水夾c，由于兩個燒瓶中壓強都小于大氣壓，因此形成雙噴泉。

3.彩色噴泉

課本中利用氨氣和滴有酚酞的水形成紅色的噴泉，我在驚嘆其美麗的同時，也因其顏色單一而感到乏味。于是我通過查閱資料，確定三種方案設計出多種顏色的噴泉。

第一種方案：燒瓶中由裝一種氣體改裝兩種或多種氣體。這些氣體互不反應，卻能與同一種液體反應生成不同顏色的物質而形成彩色噴泉。

第二種方案：燒杯中由盛一種溶液改盛幾種互不反應的溶液，而燒瓶中只盛一種氣體，且這種氣體能與上述幾種溶液反應生成不同顏色的物質而形成彩色噴泉。

第三種方案：用燒瓶裝幾種互不反應的氣體，燒杯中也裝幾種互不反應的液體，且這幾種氣體能與上述幾種溶液反應生成不同顏色的物質而形成彩色噴泉。

選擇HCl、NH3、Cl2、CO2作為實驗氣體，再通過選擇不同的實驗溶液，達到形成彩色噴泉的效果。

（1）用一個干燥的圓底燒瓶收集足量的實驗用氣體。

（2）用帶有三根玻璃管（一端成尖嘴狀，且尖嘴狀一端應插入燒瓶內）的塞子塞緊瓶口，倒置燒瓶，三根玻璃管的末端分別插入盛有實驗需用的三種不同試劑溶液的酸奶瓶里。

（3）三人同時擠壓酸奶瓶，由于燒瓶內的氣體極易溶于上述三種溶液中，使燒瓶內壓強減小，酸奶瓶內溶液由玻璃管進入燒瓶，從而形成多種顏色的彩色噴泉。

（4）更換燒瓶內的氣體與酸奶瓶中的溶液，以產生更多的彩色噴泉。

實驗所用的氣體、溶液、噴泉的顏色、變色的原因如下表。