對(duì)氯化銨受熱分解實(shí)驗(yàn)的思考

屈春蕓

一、關(guān)于氯化銨受熱分解實(shí)驗(yàn)的思考必修1第四專(zhuān)題第二節(jié)《氮肥的生產(chǎn)和使用》部分有一個(gè)“活動(dòng)與探究“是利用加熱氯化銨固體讓學(xué)生感受銨鹽的熱不穩(wěn)定性，其反應(yīng)原理是：氯化銨受熱產(chǎn)生氯化氫和氨，氨和氯化氫在上升的過(guò)程中遇冷，又反應(yīng)產(chǎn)生了氯化銨。這個(gè)變化過(guò)程看起來(lái)非常像物理中的升華現(xiàn)象，很多學(xué)生對(duì)是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)表示疑惑，另外因氯化銨受熱分解時(shí)在試管口幾乎檢測(cè)不到氨，所以很多教師即使明白原理，也不能通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示給學(xué)生看。那么怎么才能證明氯化銨在受熱過(guò)程中確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)呢？

實(shí)驗(yàn)1用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在氯化銨固體試劑瓶口，沒(méi)有明顯現(xiàn)象，說(shuō)明氯化銨常溫下幾乎不分解（可以做氯化銨固體與碳酸氫銨固體的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，后者常溫分解，可以聞到強(qiáng)烈的氨氣味，可以使放在瓶口附近的pH試紙變藍(lán)）。

實(shí)驗(yàn)2加熱氯化銨固體，在試管口幾乎聞不見(jiàn)氨氣味，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近試管口沒(méi)有明顯現(xiàn)象，只能觀測(cè)到部分白色固體由試管底部“搬家”至中部。

實(shí)驗(yàn)3將pH試紙伸進(jìn)試管里，看到試紙變藍(lán)。多組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，此現(xiàn)象具有非常高的重現(xiàn)率，說(shuō)明氯化銨在受熱過(guò)程中確實(shí)是發(fā)生了分解，產(chǎn)生了氨，但是不能檢測(cè)到氯化氫。

思考猜想可能是因?yàn)榘睌U(kuò)散速率比較快，所以試紙伸入試管口就可以檢測(cè)到，而氯化氫擴(kuò)散比較慢，因此未在試管口檢測(cè)到，那么是不是試紙快速伸入加熱氯化銨的試管的更深處就可以檢測(cè)到氯化氫呢？實(shí)驗(yàn)4用長(zhǎng)木棒（木棒頂端放有潤(rùn)濕的pH試紙）快速伸入正在加熱氯化銨固體的試管中，pH試紙明顯變紅。多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此現(xiàn)象有非常高的重現(xiàn)率，說(shuō)明加熱氯化銨產(chǎn)生氯化氫氣體。

思考上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)3、實(shí)驗(yàn)4）都是學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一些不規(guī)范的操作引起的，但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，確實(shí)也可以說(shuō)明一些問(wèn)題。由此，進(jìn)一步分析得出證明氯化銨分解的實(shí)驗(yàn)思路：要檢驗(yàn)氨，必須除去氯化氫，要檢驗(yàn)氯化氫，必須除去氨。因此設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。

圖1實(shí)驗(yàn)5取少量氯化銨固體于試管中，棉花上分別均勻蘸取堿石灰和無(wú)水氯化鈣固體，疏松地塞在試管口，分別加熱試管（類(lèi)似于實(shí)驗(yàn)室加熱固體制取氣體的裝置，如圖1）。用濕潤(rùn)的pH試紙靠近試管口檢驗(yàn)，可以觀察到pH試紙分別變藍(lán)、變紅。不足之處在于需要做兩次實(shí)驗(yàn)，不夠環(huán)保，個(gè)別組實(shí)驗(yàn)時(shí)棉花有被燒焦的情況。

對(duì)上述實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)，可以同時(shí)檢測(cè)出氨和氯化氫。實(shí)驗(yàn)6如圖2所示組裝儀器，檢查氣密性，裝入藥品。（1）關(guān)閉止水夾B，打開(kāi)止水夾A，加熱氯化銨固體，可以看到靠近A處的試紙變藍(lán)，說(shuō)明產(chǎn)生了氨氣。（2）關(guān)閉止水夾A，打開(kāi)止水夾B，可以看到靠近B處的試紙變紅，說(shuō)明產(chǎn)生了氯化氫。（3）同時(shí)打開(kāi)止水夾A和B，可以看到在Y形管處生成白煙，說(shuō)明氨和氯化氫又反應(yīng)生成氯化銨。氯氣和金屬鐵、銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)（4）帶氣球的具支試管可以緩沖氣流，并防止氨和氯化氫逸出。圖2（5）看到現(xiàn)象即可停止，防止在Y形管處生成太多氯化銨固體堵塞導(dǎo)管。改進(jìn)之后的的優(yōu)點(diǎn)：試紙顯色非常明顯，另外可以看見(jiàn)氣體在Y形管和具支試管中重新生成白煙（氯化銨）的過(guò)程，而且實(shí)驗(yàn)在封閉體系中進(jìn)行，無(wú)污染。

二、關(guān)于氯化銨分解實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過(guò)程的思考

本實(shí)驗(yàn)設(shè)想最初是由學(xué)生一個(gè)偶然的操作錯(cuò)誤：將試紙伸入試管中而不是靠近試管口發(fā)現(xiàn)的，將小木棒（木棒頂端放有潤(rùn)濕的pH試紙）伸入試管靠近底部固體處也是一個(gè)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，但是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，學(xué)生一下子就明白一定是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，并且強(qiáng)烈的好奇心讓學(xué)生繼續(xù)探索這個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行改進(jìn)，然后相對(duì)嚴(yán)密、環(huán)保、能說(shuō)明問(wèn)題的整套裝置就產(chǎn)生了（圖2）。所以教師要放手讓學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)，甚至是一些危險(xiǎn)性不是很大或者危險(xiǎn)性可控的實(shí)驗(yàn)，也可以在充分考慮的前提下，嘗試放手讓學(xué)生去做。（收稿日期：2015-07-15）