美麗的噴泉

張雅娟

在現(xiàn)代城市園林景觀設(shè)計(jì)中，水是不可缺少的組成部分，噴泉是十分重要的景點(diǎn)之一，因此不管是在公園設(shè)計(jì)中、是在城市規(guī)劃中還是在小區(qū)設(shè)計(jì)中，噴泉的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是至關(guān)重要的。正因?yàn)閲娙拿利惻c氣勢(shì)，所以當(dāng)它出現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中時(shí)都會(huì)令同學(xué)們產(chǎn)生濃厚的興趣。而該部分對(duì)學(xué)生的掌握層次要求不僅僅是知曉其原理，更觸類旁通。哪些組合可以形成噴泉，更要求同學(xué)們?cè)诖嘶A(chǔ)上與物質(zhì)的量濃度相聯(lián)系，會(huì)計(jì)算噴泉所產(chǎn)生的各種溶液物質(zhì)的量濃度。

人教版必修一的教材上是利用氨氣引出此實(shí)驗(yàn)的。我們可從HCl與NaOH溶液組合理解噴泉實(shí)驗(yàn)原理（如圖所示）。圓底燒瓶?jī)?nèi)集滿了HCl氣體，燒杯和膠頭滴管內(nèi)是NaOH溶液，將滴管內(nèi)的NaOH溶液擠壓至燒瓶，由于反應(yīng)導(dǎo)致燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速減小，此時(shí)大氣壓會(huì)將燒杯內(nèi)溶液壓入燒瓶，該部分溶液繼續(xù)和HCl反應(yīng)，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)繼續(xù)減小，如此反復(fù)，一直將瓶?jī)?nèi)氣體完全消耗，液體由于重力作用形成噴泉狀。原理相似，氨氣極易溶于水，它的溶解度高達(dá)1∶700，令其他氣體望塵莫及。將一個(gè)干燥的圓底燒瓶收集滿氨氣，配上一個(gè)橡膠塞，該橡膠塞上的膠頭滴管事先吸入一些水，外壁必須擦干，將塞子塞緊后固定于鐵架臺(tái)上，擠壓膠頭，將水壓入燒瓶?jī)?nèi)，由于氨氣的溶解度特性，會(huì)有相當(dāng)于計(jì)入水體積700倍的氨氣溶解。此時(shí)將長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管上的止水夾打開，由于燒瓶中壓強(qiáng)減小許多，大氣壓會(huì)將燒杯中的水壓入燒瓶，壓入的水繼續(xù)溶解氨氣，燒瓶中的壓強(qiáng)又減小，燒杯中的水繼續(xù)壓入燒瓶，循環(huán)，直至氨氣全部溶解，又因水中滴入了酚酞，所以觀察到了美麗的噴泉。不考慮氨氣的純度和溶液的擴(kuò)散，液體會(huì)充滿整個(gè)燒瓶。此實(shí)驗(yàn)不僅讓同學(xué)們對(duì)噴泉的原理有了感觀的認(rèn)識(shí)，更對(duì)氨氣是一種堿性氣體留下了深刻的印象。

通過(guò)以上幾例不難看出，不論什么氣體做該實(shí)驗(yàn)，物質(zhì)的量濃度的計(jì)算方法都是一樣的，就是準(zhǔn)確確定溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積。噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵必須注意以下幾點(diǎn)：1.盛氣體的燒瓶必須干燥，否則甁中有液體，會(huì)使瓶口留下空氣，形成的噴泉壓力不大（噴泉“無(wú)力”）；2.氣體要充滿燒瓶；3.燒瓶不能漏氣（實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性）；4.所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應(yīng)。