噴泉實驗的設計與研究

呂東方

摘 要 噴泉實驗是中學化學的經典實驗，本文從化學新課程化學實驗的基本理念要求出發，通過科學探究，分析實驗原理，改進實驗裝置及實驗藥品，簡化實驗操作，提高實驗成功率和演示效果。

關鍵詞 噴泉實驗 裝置改進 藥品改進

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A

噴泉實驗是一個富有探索意義、經典的實驗，在化學教學中具有重要地位。有同學提出疑問，是否噴泉實驗是HCl、NH3的特權呢？還有沒有可以產生噴泉現象的氣體？其實只要符合噴泉實驗基本原理的氣體就能產生噴泉。噴泉實驗基本原理是：如果某些氣體在液體中的溶解度很大，能夠在短時間內產生足夠的壓強差（負壓），則打開活塞后，大氣壓會將燒杯內的液體壓入燒瓶中，在導管口形成噴泉。氣體在液體中溶解有兩個方法：物理方法與化學方法。物理方法可把氣體抽走或溶解，化學方法可通過化學反應或化學溶解。

1經典氨的噴泉實驗改進

1.1實驗儀器

圓底燒瓶、塑料瓶（礦泉水瓶、可樂瓶）小試管、橡皮筋、尖嘴玻璃管、短玻璃導管、燒瓶、橡膠管、橡皮塞（雙孔兩個）

1.2實驗藥品

濃氨水、氫氧化鈉固體、酚酞溶液。

1.3實驗裝置

氨的噴泉實驗示意圖。

1.4實驗操作及現象

（1）將小試管用橡皮筋固定在尖嘴玻璃管上。塑料瓶中加入適量水，滴入酚酞溶液，震蕩。

（2）照圖1安裝好實驗裝置，雙手握緊圓底燒瓶檢查裝置氣密性。

（3）將小試管加入適量的濃氨水、氫氧化鈉固體。迅速伸入燒瓶內，重新安置好裝置，觀察現象。可以看到小試管中有氣泡冒出，燒瓶中空氣由D處橡膠管排出。燒瓶中空氣排完后，D處用夾子夾緊，多余氨氣由尖嘴管排出，溶于水后使酚酞溶液變紅。

（4）反應完成后，用食指按住瓶塞上短玻璃導管C處，擠壓塑料瓶，使少量水進入燒瓶，即可形成美麗的噴泉。如果用食指按住短玻璃導管C處，可調節塑料瓶中進氣量，使之產生一定的負壓，這樣可以控制噴泉大小，延長噴泉持續時間，突出了實驗現象。

1.5注意事項

（1）所加藥品的量要適中，可以根據燒瓶的大小適當調整。

（2）藥品加入要迅速，避免生成的氨氣大量外逸，污染環境。

1.6實驗方案的評價

將制取氨氣的裝置整合到燒瓶中，可以把氣體的收集與噴泉實驗的裝置連成一個整體，無需事先收集，操作簡單;節約時間、藥品;噴泉可以隨意控制，突出試驗現象。

2白煙噴泉實驗

2.1實驗儀器

圓底燒瓶、錐形瓶、帶鐵圈的鐵架臺、玻璃導管、橡膠管、膠頭滴管、雙孔橡皮塞。

2.2實驗藥品

氯化氫氣體、氨氣。

2.3實驗裝置

白煙噴泉示意圖。

2.4實驗操作及現象：

（1）氨氣裝在一個小圓底燒瓶里，用一個合適的帶有玻璃導管和膠頭滴管的雙孔橡皮塞塞緊瓶口。氯化氫裝在一個500mL的錐形瓶中，也用一個合適的裝有玻璃導管的雙孔橡皮塞塞緊瓶口，用橡皮管將兩個導管相連。這樣就裝置成了所需的實驗儀器。

（2）使用時，用手擠壓裝滿水的膠頭滴管，使少量水進入燒瓶，幾秒鐘后，HCl氣體開始進入燒瓶，并形成白煙“噴泉”。

2.5注意事項

（1）盛氣體的燒瓶必須干燥，否則甁中有液體，會使瓶口留下空氣，形成的噴泉壓力不大。

（2）氣體要充滿燒瓶。

2.6實驗方案的評價

利用氯化氫和氨氣發生化學反應生成氯化銨固體導致燒瓶內氣壓下降形成噴泉的演示實驗，可以開拓學生視野，豐富學生的科學素養。

3物理方法制造噴泉

3.1實驗儀器

圓底燒瓶、燒杯、帶鐵圈的鐵架臺、玻璃導管、橡膠管、夾子。

3.2實驗裝置

噴泉實驗裝置圖。

3.3操作步驟

（1）按圖組裝儀器。在圓底燒瓶中先盛小半瓶水，加熱使水至沸騰。

（2）用帶有玻璃管的塞子塞緊瓶口，倒置，放在鐵架臺上，玻璃導管底端插入燒杯中。

（3）用濕毛巾捂住圓底燒瓶或往圓底燒瓶澆涼水，由于瓶內壓強降低，會形成美麗的噴泉。

3.4注意事項

（1）實驗時速度要快。

（2）注意安全，防止燙傷。

3.5實驗方案的評價

本實驗可以使學生意識到發生噴泉現象并不一定需要發生化學反應，使用純物理方法降低壓強也可進行噴泉實驗。此方案可培養學生的發散思維，促使學生思維更加嚴密、全面。

4對噴泉實驗的分析

通過對噴泉實驗的研究、探索和實驗我們總結噴泉實驗的基本原理是： 利用氣體在短時間內產生足夠的負壓，在打開活塞后，大氣壓會將燒杯內的液體壓入燒瓶中，形成噴泉。產生噴泉有兩種方法即：物理方法和化學方法。

通過分析噴泉實驗的基本原理和條件，我們總結出噴泉實驗成功的關鍵是：盛氣體的燒瓶必須干燥，否則形成的噴泉壓力不大;氣體要充滿燒瓶;燒瓶不能漏氣;所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應。

一個簡單的實驗，可以演變出這么多問題，說明化學的博大精深，也說明發散思維的重要性。新課程注重實驗能力的培養，本次對噴泉實驗的創新思考與實驗提高了學生創新能力、實驗操作能力和對化學的學習興趣。

參考文獻

[1] 畢華林，亓英麗.新課程教學論[M].北京：高等教育出版社，2005：23-25.

[2] 王小燕，劉東峰等.有關噴泉實驗的再研究[J].中學化學教學參考，2016（04）：27.

[3] 周名翠等.噴泉實驗改進[J].北京教科院基教研中心，2007（03）：5.