氨氣的噴泉實驗的一體化改進(jìn)

張慧　賈文英

摘要：氨氣的噴泉實驗驗證了氨氣極易溶于水，水溶液顯堿性的性質(zhì)，是高中化學(xué)實驗中較新穎有趣的實驗，而氨氣的實驗室制法也是高中化學(xué)的重點實驗之一。本文將氨氣的制備、性質(zhì)檢驗合并于一個實驗中，并將干燥、驗滿、防倒吸裝置和尾氣處理等氨氣的常考實驗細(xì)節(jié)一并設(shè)計入裝置內(nèi)，形成一整套完整裝置，課堂使用時集成度高，可以節(jié)約時間；操作簡便，可以反復(fù)使用；半封閉狀態(tài)，幾乎無氨氣逸出，綠色環(huán)保。

關(guān)鍵詞：氨氣；噴泉；制備；改進(jìn)；一體化

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）02-0078

人教版《高中化學(xué)（必修1）》中設(shè)計了氨氣的噴泉實驗（如圖1所示），在干燥的圓底燒瓶里充滿氨，用帶有玻璃管和滴管（滴管里面預(yù)先吸入水）的塞子塞緊瓶口。倒置燒瓶，使玻璃管插入盛有水的燒杯（預(yù)先在水里滴入少量酚酞溶液）。輕輕擠壓滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶。再打開下方止水夾，形成紅色的噴泉！

該實驗構(gòu)思巧妙，現(xiàn)象新奇有趣，能吸引學(xué)生的注意，極大地激起學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)熱情！但是該實驗也有一些值得改進(jìn)之處：

1. 氨氣的制備問題

筆者以“你最常用的氨氣的制備方法”為題，與本市20位高中化學(xué)教師進(jìn)行了交流訪談，并做了相應(yīng)記錄。統(tǒng)計后，筆者發(fā)現(xiàn)：教師最常用的氨氣的制備方法是加熱濃氨水快速制備氨氣。具體方法如下：在一個干燥的圓底燒瓶內(nèi)滴入幾滴濃氨水，用橡皮塞輕輕塞住瓶口，在酒精燈的火焰上加熱，當(dāng)瓶口的塞子崩開時，氨氣即集滿，立即按圖1組裝裝置進(jìn)行實驗。

筆者認(rèn)為：此法制備氨氣沒有按照教材中的氨氣實驗室制法進(jìn)行氨氣的制備且驗滿方式不規(guī)范。在加熱濃氨水后，燒瓶內(nèi)部也不再是干燥的。氨氣有毒，逸出會染空氣，不符合綠色環(huán)保理念，更會刺激實驗者的眼、口、鼻，引起短暫不適。

2. 實驗裝置不能重復(fù)利用。每做一次實驗就需更換一個干燥的圓底燒瓶；反復(fù)拆裝實驗裝置十分不便，帶尖嘴的長導(dǎo)管易受損。

一、實驗改進(jìn)目的

將噴泉實驗的裝置固定化，流程規(guī)范化，操作簡單化，使之成為標(biāo)準(zhǔn)化、集成化的一套完整的實驗裝置。

二、實驗儀器及試劑

1. 儀器

試管、球形干燥管、圓底燒瓶、漏斗、三通導(dǎo)管、注射器、燒杯、鐵架臺、酒精燈、導(dǎo)管和止水夾若干

2. 試劑

氯化銨固體、氫氧化鈣固體、堿石灰、酚酞試液、蒸餾水、紅色石蕊試紙。

三、實驗裝置

按圖2組成裝置。其中，試管內(nèi)加入已混合均勻的氫氧化鈉固體和氯化銨固體；球形干燥管內(nèi)裝入堿石灰；注射器內(nèi)吸入少量蒸餾水；燒杯中盛有蒸餾水。

四、實驗操作

1. 組裝儀器并檢驗氣密性。

2. 關(guān)閉K1、K4，打開K2、K3、K5；向大燒杯內(nèi)滴入幾滴酚酞試液。

3. 點燃酒精燈，加熱試管內(nèi)固體；在K5處用鑷子夾持一張濕潤的紅色石蕊試紙，待試紙變藍(lán)后，關(guān)閉K2、K3、K5，打開K1、K4后熄滅酒精燈。

4. 將注射器內(nèi)的水?dāng)D入圓底燒瓶內(nèi)，再打開K3，引發(fā)噴泉實驗。

5. 待噴泉實驗結(jié)束后，移開大燒杯后打開K5，將圓底燒瓶內(nèi)的水排空。

6. 更換試管內(nèi)的藥品，大燒杯內(nèi)的蒸餾水，注射器內(nèi)重新吸入蒸餾水，反復(fù)進(jìn)行演示。

五、實驗裝置的創(chuàng)新點和優(yōu)點

1. 創(chuàng)新點

（1）顛覆了圓底燒瓶必須干燥才能做噴泉實驗的傳統(tǒng)觀念

在教學(xué)過程中，教師會反復(fù)強(qiáng)調(diào)氨氣極易溶于水，而學(xué)生容易產(chǎn)生錯誤的觀點：只要有氨氣就不能有水，如果圓底燒瓶是濕潤的，肯定做不成噴泉實驗。雖然氨氣在水中的溶解度很大，但是依然存在氨氣的飽和溶液，即飽和氨水！也就是說，本實驗中可以反復(fù)使用的濕潤的圓底燒瓶中已經(jīng)存在了飽和氨水，不會再吸收新制備出的氨氣！

（2）實驗操作簡單，裝置固定。只需打開和關(guān)閉相應(yīng)止水夾，不需要拆裝儀器

整個實驗裝置組裝好之后，在進(jìn)行實驗時，教師只需要通過打開和關(guān)閉相應(yīng)止水夾，就可以控制氣流方向和水流方向。具體操作：制備氨氣時，關(guān)閉K1、K4，打開K2、K3、K5；進(jìn)行噴泉實驗時，關(guān)閉K2、K3、K5，打開K1、K4，最后打開K3；排水時，打開K5即可。

（3）可重復(fù)性高。適時更換藥品即可反復(fù)地進(jìn)行實驗

更換試管內(nèi)的氯化銨和氫氧化鈣固體混合物，并連接固定好試管，即可馬上再次進(jìn)行實驗。

（4）整個實驗過程中幾乎沒有氨氣外泄，安全環(huán)保

在裝置中添加了倒置的小漏斗，可以吸收裝置中多余的氨氣，避免使之排放到空氣中，污染空氣，引起實驗者的不適。

2. 優(yōu)點

（1）裝置的集成度高，集氨氣的制備，干燥、驗滿，收集、性質(zhì)檢驗及尾氣處理于一體

一體化的實驗設(shè)計，可以讓學(xué)生對氨氣的制備和性質(zhì)有整體的感知，避免了學(xué)習(xí)是知識碎片化，有利于學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

（2）實驗方法標(biāo)準(zhǔn)化，嚴(yán)格按照教材中的氨氣制備方法和驗滿方法進(jìn)行

氨氣的實驗室制法和驗滿方法是高中化學(xué)必修一當(dāng)中的重要知識，也是考查的重點。本實驗采用教材中的制備方法，避免了知識的混亂；整合了驗滿的方法，現(xiàn)象明顯，可以給學(xué)生留下深刻的印象。

（3）有助于學(xué)生認(rèn)識防倒吸裝置，加深綠色環(huán)保的科學(xué)理念

在教學(xué)中教師刻意強(qiáng)調(diào)氨氣在水中的溶解度很大，極易發(fā)生倒吸，學(xué)生會以為氨氣的倒吸是很可怕的，會產(chǎn)生畏難情緒，害怕爆炸。筆者在裝置中整合了防倒吸裝置，實驗過程中，學(xué)生可以很明顯地觀察到小漏斗在水面上下浮動，并不會倒吸到整個裝置中，確立了對氨氣性質(zhì)的客觀認(rèn)知，同時對化學(xué)實驗的綠色環(huán)保理念起到了應(yīng)有的強(qiáng)調(diào)作用。

六、結(jié)束語

化學(xué)實驗是學(xué)生認(rèn)識化學(xué)物質(zhì)、了解化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的重要途徑。本實驗的改進(jìn)裝置現(xiàn)象明顯、設(shè)計巧妙、思維縝密、完整流暢，體現(xiàn)了實驗探究與創(chuàng)新意識，弘揚(yáng)了科學(xué)精神與社會責(zé)任，為培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：山西省太原市第十九中學(xué)校 030012）