“氨溶于水的噴泉實驗”改進

王鈺瑋

現(xiàn)行人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《化學(xué)（必修1）》第四章“非金屬及其化合物”中的“氨溶于水的噴泉實驗”如圖1所示：在干燥的圓底燒瓶中充滿氨，用帶有玻璃管和滴管（滴管里預(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（水中滴少量酚酞）的燒杯.輕輕擠壓滴管，使少量水進入燒瓶，觀察現(xiàn)象.在實際實驗中筆者發(fā)現(xiàn)其存在下列不足之處： 排空氣法收集氨氣，易造成氨氣的泄漏，污染環(huán)境；每次實驗都要用干燥的集氣瓶提前收集氨氣，如遇到多班級演示實驗，前期準(zhǔn)備工作煩瑣.能否將該實驗進行改進呢？筆者根據(jù)防濺球的構(gòu)造，嘗試設(shè)計了如圖2所示的噴泉實驗裝置.

一、實驗儀器及藥品

實驗儀器：鐵架臺（帶鐵夾），500mL燒杯，300mL防濺球，50mL注射器（帶針頭），橡皮塞.

實驗藥品：固體氫氧化鈉，濃氨水，水，酚酞溶液等.

二、實驗裝置及原理

按圖2所示，根據(jù)防濺球的構(gòu)造，在防濺球內(nèi)直接可以加入固體氫氧化鈉，將注射器中濃氨水注入防濺球.由于氨水是弱堿，在水中不完全電離，濃氨水遇到固體氫氧化鈉，形成強堿性溶液使氨水中OH-的濃度增大，平衡體系NH3+H2ONH3·H2OOH-+NH+4向逆向移動，從而導(dǎo)致水中NH3濃度升高.同時，氫氧化鈉溶于水放熱，溫度升高使氨氣的溶解度降低，從而使氨氣逸出.逸出的氨氣將防濺球內(nèi)的空氣向下排出，然后通過向上拉動注射器手柄引發(fā)噴泉.

三、實驗步驟及現(xiàn)象

1.在燒杯中注入適量水（約400mL），滴加1滴管酚酞溶液，在防濺球底部加適量固體氫氧化鈉（約2g），塞上橡皮塞（注射器針頭已插入橡皮塞）.

2.注射器中吸入濃氨水（4mL左右），將針管與橡皮塞上的針頭連接.

3.將注射器中的濃氨水緩慢推入防濺球中，觀察到防濺球下端產(chǎn)生氣泡，即產(chǎn)生的氨氣將球內(nèi)空氣向下排出，隨后可觀察到燒杯中水出現(xiàn)紅色，說明少量逸出的氨被水吸收.

4.當(dāng)防濺球下端不再產(chǎn)生氣泡時向上拉動注射器，引發(fā)噴泉，隨即松開注射器手柄.

5.形成紅色噴泉（效果見圖3），同時將注射器手柄回到底部.

四、實驗創(chuàng)新點

1.氨氣制備簡單，隨用隨制.不需要通過實驗室里固體氯化銨和熟石灰混合加熱制氨，減少大量課前準(zhǔn)備工作，當(dāng)然氨氣也無需干燥.

2.易于操作.當(dāng)氨氣充滿時拉動注射器即可引發(fā)噴泉，相比教材實驗引發(fā)噴泉的方法，成功率高.

3.綠色環(huán)保.制備氨氣同時將空氣從防濺球下端排出時，混有的少量氨氣直接被水吸收，不會污染空氣.

4.連續(xù)使用.不需對裝置進行干燥甚至無需清洗，只需將廢液倒出后即可進行下次實驗，對于多班級演示實驗省時省力.

五、實驗拓展

根據(jù)氨氣形成噴泉后生成氨水以及加入的氫氧化鈉可與許多金屬的可溶性鹽溶液反應(yīng)生成多種顏色的氫氧化物進而形成氨基配位化合物，因此可以拓展到與其他過渡金屬鹽溶液，形成其他顏色噴泉，現(xiàn)象也很明顯.例如：①與硫酸銅溶液（1%）形成深藍色噴泉，隨后出現(xiàn)藍色沉淀，上層得到深藍色透明溶液（效果見圖4）.②與氯化鐵溶液（1%）形成紅褐色噴泉，形成噴泉后，隨后出現(xiàn)紅褐色沉淀（效果見圖5）.

需要說明的是，與其他溶液形成噴泉的現(xiàn)象還與氨的量和各種溶液的濃度大小等許多因素有關(guān)，本文只從實驗裝置改進的角度稍做拓展.

總之，實驗是化學(xué)的靈魂，對教材實驗進行改進是對教材實驗的有效補充，通過實驗改進可以培養(yǎng)學(xué)生的好奇心，強化學(xué)生的科學(xué)探究意識，也為實驗教學(xué)開啟一扇嶄新的窗口.