如何才能学透学活一点知识？——关于喷泉实验的思维，本文主要内容关键词为：喷泉论文,思维论文,知识论文,学透学活论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
近年来，研究性学习法很时尚，但什么样的学习才算是研究性学习呢？创新学习法又是什么？如何进行发散思维？怎样才算是全方位的思考呢？认真研读本文，您将会找到最满意的答案。
以前，大家一提起喷泉实验，就只想到红色和蓝色的喷泉实验，其实，完全可以做许多种颜色的喷泉实验，不信，请看本文——.
关于喷泉实验的问题，课本和其他参考书、资料都是这样说：“只有易溶于水的气体才能做喷泉实验，喷泉实验的颜色无非有两种：一种是红色，另一种是蓝色。”在我们许多读者的眼里当然也是这样，似乎是正确无误的了。先思考一下以下几个问题，然后再往下对照分析。
1.难道只有易溶于水的气体才能做喷泉实验吗？你能举出几种能做喷泉实验的气体？
2.喷泉的颜色难道只有蓝色和红色吗？
3.不用胶头滴管是否可以做喷泉实验？
下面是高中课本对喷泉实验的描述：
若把上实验全过程称为一个系统，那么我们就把此系统确定为由14种元素（基本单位）构成，划有“—”线的则为系统的元素（当然可根据需要划多一些、划少一些也可以）。注意：这些元素并非元素周期表中的元素，而是构成本实验系统的元素。为了抓住本质，我们也得把元素分为主要元素和次要元素，那么哪些是主要元素呢？那就是⑤、⑧和⑥及（14）这四种，其余都是本系统的次要元素。以上①—⑩都是元素，还有未显露出来给我们看的潜元素未找到呢！那么本实验的潜元素是什么呢？形成喷泉实验最关键的条件就是本实验系统中的潜元素。
那么，形成喷泉实验最关键的条件是什么呢？下面我们得先分析一下喷泉实验到底是怎样形成的。
烧瓶和烧杯通过玻璃管组成了一个连通器、烧瓶内原先装满气体时气压较大，所以大气压无法把烧杯内的液体压到烧瓶里去，因而无法形成喷泉，要是我们想办法使烧瓶内的气压降到一定程度，烧杯中的液体就有可能被压到烧瓶里，形成美丽的喷泉。很明显，减少烧杯中的气压就是形成喷泉实验的最关键的条件，这显然就应是本实验系统中最重要的潜元素。
而颜色则自然地成为人们最为关心的元素，喷泉实验的最大吸引力恐怕就是喷泉的颜色。
下面我就对最重要的潜元素——烧瓶中的气压和最重要的显元素——喷泉的颜色，进行思维。
一、减少烧瓶中的气压有哪几种方法
为了解决这个问题，我们自然得想起影响气压的因素有几个。
这样就不难想起克拉帕珑方程：PV=nRT了。由此推出
，其中n为气体的物质的量，T为气体的温度（绝对温度）、V为气体的体积、P为气体的压强，R为常数。由此可见，气压与气体的物质的量（n）和气体的温度（T）及气体的体积（V）有关，并且与T和n成正比例，与V成反比例。这样，减小气体气压的方法就应该有三种：
1.减少气体的量·（n）；2.降低气体的温度（T）；3.增大气体的体积（V）。
（1）那么，减少气体的量有哪几种方法呢？
不难理解，减少气体的方法有二：一是物理减少法；二是化学减少法。
物理减少法——不经化学变化就将气体减少的方法。
化学减少法——必经化学变化才能将气体减少的方法。
物理减少法又分为机械（消除）减少法（如抽水机）和溶解吸收减少法。对于本实验来说，显然不宜使用机械减少法来减少瓶中的气压。所以现在只需考虑溶解减少法和化学反应减少法就行了。
对于实验的HCl气体来说，能溶解HCl气体的溶剂，最常见的就是水；能与HCl气体在一般情况就能很容易反应的物质又有许许多多。如：一切强碱和一些盐（如Na[，2]S、AgNO[，3]等）。总之，凡能够溶解HCl的溶剂和一切很容易与HCl气体反应的物质都能使氯化氢的气压减小，从而形成喷泉。
若烧瓶中的气体不是HCl气体，而是其他气体时，又将怎样？那当然也不例外。因为除惰性气体外，任何一种气体都有一种或多种能够很容易溶解它或者很容易与它反应的液态物质，所以说，一般气体（除惰性气体和H[，2]、O[，2]、N[，2]这些气体外）都能做喷泉实验。
例如：Cl[，2]虽不易溶于水，也难与水反应。但是易溶于CCl[，4]等溶剂，也很容易与NaOH、KI等溶液反应，从而可使氯气的气压减少。所以完全可以用CCl[，4]溶剂或烧碱或KI溶液来代替胶头滴管中的水去做Cl[，2]的喷泉实验。
（2）那么，降低气体温度（T）的方法又有哪些呢？
根据热量传递原理，要降低温度就得拿一种吸热的物质来。现要将常温下的气体降低温度。例如：拿一瓶致冷剂——液体SO[，2]放在烧瓶的外底部（即装置的顶部），即可降低烧瓶中的气温。气温降低后，烧瓶中的气压自然也跟着减小，从而使大气压把烧杯中的液体压上烧瓶形成喷泉实验。
（3）那么，增大气体的体积又有几种方法呢？
这个问题似乎很辣手，烧瓶还有可能增大吗？烧瓶若增不大，气体体积怎能增大呢？一般人都是这样想，于是很多人此时都想不出增大气体体积的办法来！
其实，这个问题也不难，只不过是大家的思维方法一时还未对头罢了。大家有没有考虑到烧瓶的结构还可以根据需要特殊加工呢？或不用烧瓶，而用其他合适的透明玻璃容器也都可以做此实验呢？
比如：若在烧瓶底部开一个孔，接一根导管，然后在导管上套一个气球，气球预先压扁（即无气）——用手压或用夹子夹住。等到一切准备就绪后，再放开手或放开夹子，烧瓶中的气体就会往气球中跑（如下图），这时烧瓶里的气压不就减少了许多了吗？喷泉实验不就因此形成了吗？这样做的喷泉实验，由于减少气体压强时不消耗气体，所以喷泉实验的颜色也就必然延长一些时间才消失。当然也可不在烧瓶底部开孔，就用一个完整的烧瓶也可以。
橡皮吸球开始是无气的，吸气后使烧瓶中的气压变小，从而使大气压把烧杯里的液体压上去形成喷泉。
此为前面的喷泉的变形，您完全可将它改为更有趣的喷泉。因篇幅所限，举例从略。
除上述两种形式外，还有别的形式吗？认真思考一下吧！下面再列举几个形式供你参考。
烧瓶中的气体常用液体吸收，也可用固体吸收，如水蒸气可用P[，2]O[，5]干燥剂吸收，HCl可用什么固体吸收呢？可用固体烧碱等物质来吸收。
二、对喷泉的颜色进行广泛的思维
我们首先要了解喷泉实验是怎样形成的。
1.不难发现，本实验的喷泉颜色是由烧瓶中的气体（HCl）与烧杯中喷上来的石蕊溶液相互反应后形成的。因HCl的水溶液呈酸性，所以遇石蕊溶液时就变成红色，从而看到美丽的红色喷泉。显见，喷泉的颜色是烧瓶中的气体与烧杯中的液体反应的结果。这样我们只要想出“气体与液体反应后生成有一定颜色的物质的反应”就行了。
例如：①氯化氢气体与AgNO[，3]溶液反应可生气白色物质AgCl，因此可利用AgNO[，3]溶液来代替本实验的石蕊溶液来做白色喷泉实验。
因此可用碘化氢气体和AgNO[，3]，溶液来做黄色喷泉实验，胶头滴管中预先吸水。
因此可用硫化氢和CuCl[，2]溶液来做黑色喷泉实验，胶头滴管中预先吸NaOH溶液。
（注：Cu（OH）[，2]虽然难溶，但溶于水的那部分形成的水溶液为蓝色溶液）
因此可用HCl气体与Cu（OH）[，2]混浊液做绿色喷泉实验，胶头滴管中预先吸水。
因此，可用Cl[，2]与KI和CCl[，4]的混和溶液做紫色喷泉实验，胶头滴管中预先吸NaOH溶液。做本实验时要注意：KI和CCl[，4]不相溶，所以做实验时一定要用玻璃棒搅拌，使KI喷上烧瓶的同时带着CCl[，4]一起上，否则就看不到紫色。
因此，可用Cl[，2]（气）和KI的淀粉溶液来做蓝色喷泉实验，胶头滴管预先吸NaOH溶液。
因此，可用Cl[，2]与KBr溶液做红棕色喷泉实验。
因此，可用NH[，3]气体和FeCl[，3]稀溶液做红褐色喷泉实验。
2.以上我们做的都是单种颜色的喷泉实验，那么，能否做多种颜色的喷泉实验呢？怎样设计呢？
可以这样：A.烧瓶中由装一种气体改为装两种气体或多种气体。这些气体互不反应，但与同一种液体反应时要求生成不同颜色的产物，又因性质差异，而使反应有先后顺序，这样就可做前后几种不同颜色的喷泉实验了。
B.烧杯中由盛一种物质的溶液改盛几种互不反应的物质溶液，烧瓶中只盛一种气体，要求这几种物质溶液与这种气体反应后生成不同颜色的产物，就可以做几种先后不同颜色的喷泉了。
C.可以用烧瓶装几种气体，烧杯也盛几种物质的溶液，且气体间溶液间互不反应。要求这些气体与这些物质的溶液反应时能产生几种不同颜色的物质，这样也可以做几种先后不同颜色的喷泉了。
D.还可以通过改变玻璃导管数来达到目的：由一根玻璃管改为二根、三根、四根等。每根玻璃管分别插入不同的溶液中，若烧瓶中又装有几种气体或一种气体那么其与几种物质溶液反应生成几种不同颜色的产物，那就更有趣了。
下面为读者介绍一种创新思维法——反-反思维法。
【创新思维法】一般情况下，对事物进行思维时，都应思考事物的对立面，这种思考事物对立面的思维方法就叫反-反思维法。
例如：我们对组成喷泉实验这个系统的元素进行反-反思维，就会对问题有新的了解。如下：
对①元素（对各元素具体标号见上期）反-反思维：为什么要用干燥的容器盛装氯化氢气体？湿的不行吗”
答：因为氯化氢气体易溶于水，若用湿的容器盛装气体，那氯化氢气体就会溶于这湿的容器内附着的水，从而有碍于实验，甚至看不到实验现象。
对②元素反-反思维：为什么要用圆底的容器装气体？平底的不行吗？
答：用平底的容器当然没问题，圆底的可能比较好看一点。
同样，对③：为什么要用烧瓶来装气体？用其他容器（如集气瓶）不行吗？
答：用一切有瓶口有较大体积的透明玻璃瓶都可以。
对④：为什么要装满氯化氢，不满不行吗？
答：不满就不好。因为不满时，气体量少，胶头滴管中的水喷上去以后，就有可能把其中不多的气体溶解掉大部分，这样等到石蕊溶液喷出去时，参加反应的HCl气体就没有多少了，这样形成红色喷泉的时间就会不长。
对⑤：为什么要用HCl气体，不用不行吗？
答：当胶头滴管中预先吸入的液体是水时，用一切易溶于水的气体代替HCl都可以；当胶头滴管中的物质改变时，除惰性气体和H[，2]、O[，2]、N[，2]等气体外，其他气体都能用于做喷泉实验。
对⑥：为何要用玻璃管连接烧瓶和烧杯，不用璃管用其他管不行吗？
答：当然可以，可用胶皮管，也可用竹管，还可用金属管、塑料管等。
对⑦：为什么要用滴管？不用不行吗？
答：其他有似滴管功能——能挤压出液体的有小嘴的容器都可以。
对⑧：胶头滴管中不用水不行吗？
答：当烧瓶中的气体不易溶于水时就不用水，而是用其他能很容易溶解烧瓶中气体或很容易与烧瓶中的气体反应的一切液体都可以。
对⑨：为何要塞紧？不塞紧不行吗？
答：因为不塞紧，会漏气，而使烧瓶内的气压与大气压相等，从而无法做喷泉。
对⑩：为何要倒置烧瓶？不倒置不行吗？
答：若不倒置，就无法形成喷泉，只能形成喷枪。
对（11）：不用石蕊溶液不行吗？
答：当然行，可根据我们的需要来确定用什么溶液。
对（12）：不用烧怀不行吗？
答：当然可以，可用一切能盛装溶液的容器。
对（13）：为何只用几滴水，多些不行吗？
答：水多了，烧瓶中的气体就可能被溶解掉绝大部分，甚至被全部溶解掉。这样喷上去的石蕊溶液就只能跟余下很少的气体反应。从而导致红色喷泉时间短，若气体被水溶解完了，喷上去的石蕊溶液就不可能显红色，所以只能用几滴水，不能太多。
对（14）；不形成红色喷泉不行吗？
答：当然可以，但一定要改用物质，如前面分析，可以制作不同颜色的喷泉。
朋友，到此，请回想并对照一下平日我们思考喷泉实验跟现在思考喷泉实验有何不同？
认真对照后不难发现，平时我们谈喷泉实验，不是HCl气体，就是NH[，3]等易溶于水的气体，颜色不是红色就是蓝色，装置像课本的一样。现在的则大大地扩大了：把气体扩大到除惰性气体和H[，2]、O[，2]、N[，2]气体外，其他一切很容易被某种液体溶解或反应的气体；把颜色由两种扩大到许多种；把装置由一种又变成多种。这就是创造知识的方法。可见，思维确像魔术一般神奇，只要方法对头，就能变出许多东西来，从而扩大原有的知识面，增强理解力和创造力，从而使你加快吸收知识的速度。
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