山东师范大学化学化工与材料科学学院

综合设计化学实验报告

姓名                学号                 专业              年级          班    

实验室          实验组          实验日期       年    月    日

实验题目        音乐多喷泉实验                          

一. 实验目的与要求

1 利用气体的物理性质及气体参与的反应设计化学音乐多喷泉实验

2 学会制备氯气、氯化氢 ，氨气等气体的制备

3 通过音乐喷泉实验，达到培养学生学科间学科内的综合能力和思维能力

二. 实验原理

实验利用了氨气与氯化氢、氯气与氨气、氯气和硫代硫酸钠之间发生的反应，以及活性炭对气体的吸附作用, 使烧瓶内压强减小，溶液喷入烧瓶使电路连通形成音乐喷泉。而且在整个过程中，各种气体在相互作用下也形成循环，进一步减小压强。同时使溶液更易进入烧瓶内，从而使离子浓度大大增加，离子导电性大大加强，电阻大大减小，形成电路通路产生音乐。在溶液中，在配好的各种溶液中加入各种指示剂，由于各气体或是气体与溶液反应后的PH不同，致使遇到指示剂时溶液显不同的颜色。

三. 仪器与试剂

    主要仪器三口烧瓶（ 500ml 2个, 250ml 4个 ）   烧杯（ 400ml 6个）恒压漏斗（3个） 普通漏斗（2个） 可调电阻（1个）  滑动变阻器（1个 ） 音乐贺卡（1张） 带空塞子、 橡皮管、 弹簧夹、 铁架台、 铁夹、玻璃棒、 电线等若干、 铂电极（ 2个 ） 

  主要试剂

浓盐酸、浓硫酸、浓氨水、稀硫酸、硫代硫酸钠晶体、高锰酸钾晶体、氢氧化钠固体、甲基红（两份）、甲基橙（里面配有含缓冲溶液）、溴百里酚蓝、溴甲酚绿（里面配有含缓冲溶液）

四. 实验部分   

1. 实验步骤

(1).制备氯气、氯化氢、氨气等气体

(2).如下图，安装仪器并检查气密性。

(3).收集各种所需气体，并准备好2000ml 0.01mol/l的Na₂S₂O₃溶液。

(4).调节可调电阻使电路两端直接放入溶液时音乐贺卡不产生音乐，并且调节滑动变阻器到适当的位置。

(5).按图标示的先后顺序打开弹簧夹。

(6)．观察烧瓶中溶液的颜色，试听音乐贺卡的声音

仪器装置图

2. 实验结果

喷泉形成后音乐随之产生，烧瓶从1到6分别显示黄、绿、红、红、橙、蓝等颜色，而且整个装置形成了循环。

五. 结果讨论

结果： 喷泉形成后音乐随之产生， 指示剂显示不同的颜色，氯气的瓶内显示红色，氨气的瓶内显示黄色，整个装置形成了循环。

讨论：

1.形成喷泉的关键条件是减小瓶内压强。

而减小瓶内气压的方法主要有：①减小瓶内气体的物质的量，可根据气体性质选不同的溶剂 ，使不同气体发生反应或由吸附原理来达到。如:

NH₃+HCl=NH₄Cl

4Cl₂+Na₂S₂O₃=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄

8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂

NH₄Cl + 3Cl₂=4HCl+NCl₃

等均可使瓶内压强减小。

②降低瓶内气体的温度，可采用冰水袋冷却烧瓶。操作比较麻烦一般不采取．③增大气体的体积，可改变烧瓶的容积。也不易办到．

 以上方法均可减小烧瓶内气体压强，但其中最简便的方法为第一种，所以本实验便采用方法一减小气压。

2.在烧瓶中加液溴的作用：

由于烧瓶体计较效氯气量少不足以与Na₂S₂O₃充分反应，不免有硫单质生成，加液溴可使溴与多余的Na₂S₂O₃反应，减少单质硫的生成，同时还可增加离子浓度，增强溶液导电性。

六. 结论

本实验以音乐喷泉实验为主要目的，贯穿了化学反应、指示剂显色原理、离子浓度和电路连接等方面的知识，进行了多种气体的制备和收集，全面锻炼了仪器的配接技能，丰富和发展了喷泉实验的内容，有利于培养动手能力和创新思维。

七. 问题与建议

 1. 烧瓶不能充满的原因

①水中溶解有少量空气 ②装置与导管中有未排尽的空气 ③操作中塞子漏气 ④ 烧瓶出现大量烟雾但未收集满。

2. 收集气体时气体的验满

 并不是有大团烟雾产生时就代表已经收集满了，而是当有大量烟雾生成时，保持大流量通气体继续通一会儿。因为即使瓶内气体只有４０％－５０％时也显示大量烟雾，所以多通一会有利于收集满。而且气流也不可以太大，以防受瓶壁阻挡而冲出。

八. 参考文献

蔡炳新、陈怡文主编  《基础化学实验 》  科学出版社    2001

董元彦、左贤云、 邬荆平等主编  《无机化学与分析化学》  科学出版社 20## P294

史启祯主编  《无机化学与分析化学》   北京   高等教育出版社  （1998）P383

陈春明  《化学教学》  华东师范大学出版社  20##-11-12

九. 回答问题

如何选择指示剂？

 因为硫代硫酸钠溶液浓度为0.01mol/L，与氯气发生反应4Cl₂ + Na₂S₂O₃ = Na₂SO₄ + 8HCl + H₂SO₄产生10倍H⁺，溶液酸性，H⁺浓度为0.1mol/L，烧瓶体积为500ml 相当于H⁺摩尔量为0.05mol，氯气和溴水过量，氨气容积为1000ml，相当于40mmol，量非常少，发生反应NH₃+ H⁺= 所以溶液总体显酸性，pH值大约6-7选甲基红为指示剂。

第二篇：音乐喷泉控制系统简介

音乐喷泉控制系统简介

1. 系统简介
　　音乐喷泉控制系统是综合当今国际上先进科技成果，集音乐控制、程序控制、人工智能控制技术于一体的工业现场控制系统。其上位机是多媒体工业PC机或电脑音乐喷泉主控器，它能实现全程实时音控，自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频强弱度。该系统使音乐喷泉在电脑指挥下，跟随音乐旋律不断变换水型，并与音乐同步。
2. 系统性能指标
　　⑴ 系统多媒体软件包括曲目管理，乐曲编配以及多媒体演播。
　　⑵ 开放式结构，乐曲编配技巧对用户开放，有方便的交互式操作控制界面，客户可自行选定播放乐曲。
　　⑶ 音乐喷泉的计算机动态仿真与实时监控系统。
　　⑷ 同一系统有多种工作运行方式：手动控制、程序控制、音乐控制、无人操作自动定时控制。
　　⑸ 采用数码式音乐信号处理技术，将音乐信号进行频谱分析和延时处理，使喷泉和音乐同步，节奏同步，同步精度达到0.1秒。
　　⑹ 水泵的控制方式有变频器调速、多级并联、PWM数码控制及开关量控制。
　　⑺ 由于采用了RS485总线数字通信技术，使系统控制水泵、阀门及彩灯的点数可无限扩展，抗干扰性强，精度高。
　　⑻ 乐曲可以由传统的CD、VCD、DVD机播放或多媒体电脑提供，现一般多用多媒体电脑。
　　⑼ 阀门控制回路中全部采用故障自动恢复系统。
3. 系统应用范围
　　系统可应用于大型广场音乐喷泉、湖中喷泉、室内舞台表演喷泉、宾馆景观喷泉、公园游乐喷泉、园林景观喷泉、名人主题公园喷泉、企业形象喷泉、住宅小区喷泉等。
　　4. 系统配套方式
　　客户可以根据需要，选择下列任意一种系统：
　　⑴ 程控喷泉控制系统：它是采用已预先编辑好的程序，定时循环固定或随机变化各种水形组合，若加上彩色灯光，便成为“彩色程控喷泉”。
　　⑵ 跑泉控制系统：跑泉是在电脑音乐喷泉主控器指挥下，由电磁阀依次顺序开闭来控制一长列喷嘴而产生出动态水形。跑泉控制器可变化几十种花型，并可改变其速度，最快响应速度为20毫秒。
　　⑶ 电脑音乐喷泉控制系统：它是由一台电脑音乐喷泉主控器，下挂若干台电脑喷泉控制器，以及多条电脑跑泉控制器，组成的一个集成控制系统。
　　⑷ 计算机管理音乐喷泉控制系统：它是由一台多媒体工业PC机作为上位机，若干台电脑喷泉控制器和电脑跑泉控制器作为下位机，组成的一个集成控制系统。

简介：介绍了计算机在音乐喷泉水泵的供电、调速、摇摆喷头的定位、多媒体音乐喷泉的控制及计算机辅助配乐、人工智能实时控制等在音乐喷泉技术方面的应用。 gh</S?m  
关键字：音乐喷泉   喷泉工程电控设计 Gci7X_f­  
    音乐喷泉是由电脑控制声、光及喷孔组合而产生不同形状、不同色彩、配合音乐节奏而构成的综合水景。现代音乐喷泉的各种机构动作复杂多样，变化迅速，又要与音乐同步一致，所以计算机控制系统要完成音乐喷泉的自动选曲、同步演示、控制和存储乐曲等全部信息数据处理及监测运行的过程。所以，计算机控制在音乐喷泉中已占有相当重要的地位，随着多媒体和人工智能的发展，计算机已从单纯音乐喷泉控制发展到乐曲管理、计算机辅助配乐及音乐喷泉多媒体仿真的计算机集成系统。 ,JN3d;F@2  
   本文不可能对音乐喷泉计算机及控制技术作详尽叙述，而是想通过此文让音乐喷泉工程的工艺设计者，了解现代音乐喷泉在控制方面的最新技术。 e:­ BacBo  
1.音乐喷泉水泵的供电系统 : tSti[P  
在大型音乐喷泉中，用变频电源供电的电动机总容量会很大，音乐喷泉使用水泵的数量会很多。在同一时刻，它们各自需要多种供电频率。因此，用变频器来作为变频电源就会耗费大量投资。可以采用集中整流，先把交流转变为直流，再对每路音乐喷泉音控水泵采用一台逆变器，把直流转换成各种不同频率的交流电源，向音乐喷泉水泵电机供电。这是一种既节能又可降低音乐喷泉控制设备投资的最佳方案。 Z[!NZTtXO{  
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2.音乐喷泉水泵的PWM调速控制 i

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音乐喷泉音控主要有两种方式：(1) 水泵电机的调速；(2) 控制喷嘴阀门开闭的大小。阀控具有响应快的优点，适用于轻松跳跃的节奏；而在计算机控制下的水泵调速，则变化多样，更宜于配合抒情和优雅的旋律。对一般 音乐喷泉水泵调速控制不需要采用高精度的变频器，只要用10∶1调速范围的交流电压调速系统就可以满足要求。 3. 音乐喷泉摇摆机构的定位及速度控制 P9

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摇摆 音乐喷泉的位置和运动速度的变化是产生摇摆水型潇洒风彩的重要因素。 音乐喷泉摇摆机构的位置传感器应当是防水的不接触定位装置。经常采用由磁铁感应的霍尔传感器、光纤引导的光电传感器或磁铁吸引的旋转位置编码器等。 4. 音乐喷泉的计算机自动控制 %f(k =;  
音乐喷泉控制软件包括自动选曲、水型与乐曲同步、水型的程序演示、彩色灯光的程序演示、水型的音量随动、水型的节奏随动、声音的延时控制等。 5. 音乐喷泉计算机辅助配乐软件      音乐喷泉计算机辅助配乐软件是由一个人工智能的专家系统和一个 音乐喷泉配乐知识库组成。它提供简单的问话语句来描述这首乐曲或某段乐句的“知识”，如乐曲类别、节奏快慢、情绪高低、演奏或演唱人的数量、乐器种类等。随后由计算机提出几种 音乐喷泉演示方案，供操作人员选择。 6.多媒体 音乐喷泉仿真与实时监控 nCuJ#v x q  
     当 音乐喷泉多媒体虚拟仿真时，脚本会根据乐曲播放数据表中规定的程序在计算机屏幕上演示，并保持与音乐的同步。 xs@"Ejsl7  
音乐喷泉多媒体虚拟仿真也可以作为 音乐喷泉演示时的实时监控，也可在大屏幕上观赏。