本实验为一富有趣味性的理化实验，其中“变色喷泉”的部分可供作国民中学理化和国民小学自然科，在介绍大气压力、虹吸原理以及指示剂在酸碱性溶液中的变化或酸碱中和时之颜色变化等单元时，做为实验教材或教师示范实验。「光泉」部分则可供作高中基础理化介绍化学能转变为光能实验时之补充教材。此一实验之设计及器材简单易于组合，应用物理和化学的基本原理，颇富有启发性和思考性，很适合于教师自制教具供作理化实验之补充教材。 一、目的 应用简单的海龙虹吸原理（Herons Siphon），指示剂在酸碱反应中颜色之变化以形成变色喷泉，以及利用一发光物质（光敏灵）在催化剂的作用之下，于暗室可发出天青色的萤光而形成连续的发光喷泉（光泉），以引发学生学习理化的兴趣，进而得以提高学习效果。 二、仪器 圆底烧瓶（500mL）2个 橡皮管（30cm长）4绦 锥形瓶（250mL）3个 玻璃吸管（20cm长）4支 玻璃吸管（10cm长）2支 漏斗架1个 橡皮管（90cm长）1条 橡皮管夹1个 三孔橡皮塞（12号）2个 三、药品 盐酸和氢氧化钠各配成0.1M，0.5M和1.0M（500mL）。 指示剂：酚钛（PP），溴瑞香草蓝（BTB），甲基红（MR）及甲基橙（MO）。 光敏灵（Luminol）0.2克 赤血盐〔K3Fe(CN)6〕3克 过氧化氢（3%）10mL 四、实验步骤 将上列器材先组合如图一之装置。 甲、变色喷泉（一） 把0.1M盐酸溶液250mL倒入虽形瓶A中，并加入2-3滴的酚钛指示剂，另在锥形瓶B中加入250mL的1.0M氢氧化钠溶液，并观察两锥形瓶中溶液的颜色。 在图底烧瓶（亦可用锥形瓶代替）中先加入约20mL水，并把二长一短的玻璃吸管分别插入三孔橡皮塞，然后将此橡皮塞在圆底绕瓶瓶口塞紧。橡皮塞外边之吸管上端再分别接上橡皮管，其中两支长吸管各接30cm长的椽皮管，而短吸管另接上90cm长的橡皮管，并在短吸管出口处先用一橡皮管夹（C）夹住橡皮管。 将组合好的圆底烧瓶倒转过来并放置于漏斗药或铁架上，并将二支短的橡皮管分别插入A、B两个锥形瓶内如图一。 然后将长橡皮管上的夹子松开并改夹在吸管上，此时即可看到A、B二瓶内之溶液慢慢上升到圆底烧瓶内，最后则以喷泉方式喷出，当由A、B两瓶内之酸碱溶液喷出碰在一起时，便迅速起酸碱中和而呈现出红色的喷泉。 乙、变色喷泉（二） 实验装置如图一，在锥形体A内放入1.0M盐酸溶液250mL，在锥形瓶B内放入0.1M氢氧化钠溶液250mL，并加入酚钛指示剂2-3滴，观察A、B两瓶内溶液之颜色。 下面步骤和变色喷泉（一）中之第2、3、4相同。当整个实验装置完成后，将橡皮管夹松开，则由A瓶上升的无色液体与由B瓶上升的红色液体在到达图底烧瓶内喷出，碰在一起时即迅速起了酸碱中和反应而转变成无色的喷泉。 丙、光泉 实验装置如图一，在雄形瓶A中放入甲溶液250mL，锥形体B中放入乙溶液250mL。甲溶液系由40克氢氧化钠溶于500mL水，再加入0.2克光敏灵（Luminol），溶解后稀释到一升而成。乙溶液则由3克的赤血盐〔K3Fe(CN)6〕溶解在10mL的3%过氧化氢（H2O2）中，并加水稀释到1升而成。 将室内灯光熄掉或移到暗室中进行，效果更佳。若将橡皮管夹松开，则可看到由A瓶上升的透明甲溶液和由B瓶上升的淡棕黄色的乙溶液喷出，碰在一起之瞬间即放出非常漂亮的天青色莹光，此光系以喷泉方式产生，因此可持续作用，连续发光故称之为发光喷泉--「光泉」 丁、连续变色喷泉 将两组单一的喷泉组合起来如图二。 如在A瓶中放入0.5M盐酸250mL，而在B瓶中放入0.1M氢氧化钠溶液250mL，并加入2-3滴酚钛指示剂。另外在C瓶中放入1.0M氢氧化钠溶液。 圆底烧瓶E和F分别加入20mL的水，然后以插有吸管的橡皮塞塞紧并倒置于漏斗架或铁架上，将连接在E瓶的二条橡皮管分别插入A、C瓶内，F瓶中乏短橡皮管插入C瓶中，E瓶中之短吸管与F瓶中之长吸管间以橡皮管连接。 当橡皮管夹D松开时，则在圆底烧瓶E中可见到的喷泉是由红色变为无色，到了圆底烧瓶F中即可见到喷泉的颜色由无色变为红色。 此一装置可再接上几个单一的喷泉，组合成更多连续变色的喷泉。 戍、试试看 如将前述实验中所用的指示剂酚钛改为溴瑞香草蓝、甲基橙或甲基红等不同指示剂时，即可看到在锥形瓶内呈现不同的颜色，当喷泉形成时便可出现不同的颜色。 五、问题 当你把橡皮管夹松开，若发现A、B两锥形瓶内之液体无法上升时就不会形成喷泉，此时应如何才能使喷泉产生？ 变色喷泉是利用什么原理？ 光泉是利用什么原理？ 如何控制锥形瓶内酸碱溶掖的浓度以及加入适当的指示剂，才能喷出变色喷泉。 六、结论 本实验中之变色喷泉是利用海龙虹吸原理及酸碱中和反应，并在不同的指示剂存在之下才能形成变色喷泉。 发光喷泉（光泉）除了利用海笼虹吸原理外，还要有发光物质（光敏灵）在碱性的条件之下受到铁离子及过氧化氢之催化作用之下在暗室内产生光的现象而来，此一光泉的实验更具有动态及持续发光的效果。 此一喷泉的设计简单，取材容易，不需要加工，可直接利用玻璃吸管插入橡皮塞并装在圆底烧瓶或锥形瓶皆可。而A、B等锥形瓶亦可以透明宝特瓶代替使用。 连接在烧瓶中之短玻璃吸管的橡皮管要长些不可太短，才能产生虹吸的力量而形成喷泉。 此一设计可合并两个或两个以上的单一喷泉，组成一通续变色喷泉。唯第一个喷泉喷得较低，到最后的喷泉由于虹吸力量最大，因此喷得最高。例如在丁的实验中，F的喷泉较E的喷泉高。 如改用不同的指示剂时，则喷泉的颜色便可随之改变，其颜色的变化情形可参考表一。  |
