適合學(xué)生動(dòng)手的“一體化”氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)研究

潘祥泰 黃清輝

摘要：氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)是高一學(xué)生最感興趣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師在教學(xué)中因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)出現(xiàn)的不足而只做演示實(shí)驗(yàn)。通過查閱文獻(xiàn)等方法來研究該實(shí)驗(yàn)，利用易得的器材自制了“一體化”氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)裝置，用于學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)，可以滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求。

關(guān)鍵詞：氨氣制取;噴泉實(shí)驗(yàn);學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn);一體化設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）03-0092-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.030

一、研究背景

氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)是高一學(xué)生最感興趣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)，是先收集一瓶氨氣，然后，按要求連接儀器，滴人一滴管水來引發(fā)噴泉。存在以下問題：

1.在收集氨氣和連接儀器時(shí)都會(huì)有氨氣逸出，污染空氣。

2.常常會(huì)因?yàn)楸４娌簧剖拱睔庖萆⒍鴮?dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

3.老師為了確保實(shí)驗(yàn)成功，一般藥品用量就多，花費(fèi)時(shí)間也多。

能否把氨氣的制取、收集和噴泉的實(shí)驗(yàn)裝置連接成一體，減少氨氣的逸出，同時(shí)操作可以簡(jiǎn)單易于進(jìn)行，成功率高，并可以用于學(xué)生的課堂實(shí)驗(yàn)。

二、文獻(xiàn)研究

通過知網(wǎng)檢索文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

特別是把氣體的制取、收集與噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置連成一個(gè)整體的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

這些改進(jìn)的共同點(diǎn)都是利用濃氨水和NaOH固體來制取氨氣。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：①不加熱，產(chǎn)生氨氣較多;②都可以現(xiàn)場(chǎng)制取氨氣，然后做噴泉實(shí)驗(yàn)，成功率較高;③容器大，演示效果很好。但缺點(diǎn)是：①用到的儀器較多，組裝較復(fù)雜，藥品使用量較大;②NaOH固體顆粒較小，用藥匙取用不便，易撒到實(shí)驗(yàn)桌上;③反應(yīng)較快，容易出現(xiàn)噴沸等危險(xiǎn)，因此，都不宜用來進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

通過認(rèn)真研究，遵循實(shí)驗(yàn)的原理，對(duì)氨的制取和噴泉實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合設(shè)計(jì)研究，自制了一套可以供學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)使用的“一體化”氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)裝置，得到了令人滿意的實(shí)驗(yàn)效果。

三、實(shí)驗(yàn)器材

1.U型試管（40mL）、5mL注射器A、2mL注射器B、橡膠塞2個(gè)，玻璃管、燒杯1個(gè)、乳膠管、鑷子1把、醫(yī)用三通閥1個(gè)。

2.藥品：濃氨水、氫氧化鈉固體、酚酞試液、水。

四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

1.把氨氣的制取、收集和噴泉實(shí)驗(yàn)連接成一個(gè)整體，不用預(yù)先收集氨氣;整個(gè)裝置氣密性好、避免了氨氣對(duì)環(huán)境的污染。

2.制備原料都是實(shí)驗(yàn)室常用的，價(jià)格便宜，還合理利用了一些廢棄物。

3.操作簡(jiǎn)單，成功率高;節(jié)約時(shí)間和藥品，整個(gè)實(shí)驗(yàn)可在3-5分鐘完成;實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微型化。

4.把氫氧化鈉固體壓制成藥片，既便于取用，又減慢了反應(yīng)速度，避免了反應(yīng)過快而發(fā)生噴沸等危險(xiǎn)現(xiàn)象。

5.可以用于學(xué)生的活動(dòng)與探究實(shí)驗(yàn)。

五、實(shí)驗(yàn)原理

濃氨水具有揮發(fā)性，加入氫氧化鈉固體后，由于氫氧化鈉吸收了濃氨水中的水，增大了體系中氫氧根離子的濃度，促進(jìn)氨水的平衡向生成氨氣方向移動(dòng)，同時(shí)氫氧化鈉溶于水放出了熱量，加速了濃氨水的揮發(fā)，迅速放出氨氣。

氨氣極易溶于水。將注射器中水?dāng)D人u型管，氨氣溶于水，管內(nèi)壓強(qiáng)迅速減小。大氣壓將小燒杯中水壓人u型管，形成美麗的噴泉。

六、實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象

1.氫氧化鈉藥片

由于氫氧化鈉固體顆粒較小，用藥匙取用不便，易灑到實(shí)驗(yàn)桌上;氫氧化鈉溶于濃氨水時(shí)反應(yīng)較快，容易出現(xiàn)噴沸等危險(xiǎn)，因此，把氫氧化鈉固體壓制成氫氧化鈉藥片（圖2），這樣實(shí)驗(yàn)時(shí)只要用鑷子取一片藥片就可以了，同時(shí)也稍微減慢了反應(yīng)速度，使實(shí)驗(yàn)更加安全。

3.買驗(yàn)操作

（1）如圖組裝好儀器，旋轉(zhuǎn)三通閥使u型試管只與小燒杯形成通路，檢查氣密性。（通過注射器A往u型管中注入空氣，如果小燒杯中有氣泡產(chǎn)生，證明氣密性良好）。

（2）在U型試管左邊支管中加入1粒自制的NaOH固體藥片（約0.3g）。注射器A吸取2mL濃氨水，注射器B吸取lmL水，燒杯中加50mL水再加入幾滴酚酞試液，組裝好儀器。

（3）用注射器A往u型試管中注入約1-2mL濃氨水，當(dāng)濃氨水遇到氫氧化鈉固體時(shí)，立即產(chǎn)生氣泡;當(dāng)看到小燒杯中溶液表面變得微紅，說明U型管已經(jīng)收集滿氨氣。

（4）旋轉(zhuǎn)三通閥，使u型試管只與注射器B形成通路，用注射器B往u型管中注入lmL水;立即旋轉(zhuǎn)活塞，使u型試管只與小燒杯形成通路，可以看到立即產(chǎn)生迅猛紅色噴泉，幾乎噴滿整個(gè)u型試管。

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.事先用氫氧化鈉固體制成0.3g或0.6g的藥片。

2.所加入藥片的質(zhì)量和濃氨水的體積，需根據(jù)u型管的大小來調(diào)節(jié)。

3.實(shí)驗(yàn)前u型試管盡量保持干燥，試管內(nèi)空氣需排盡。如果是不干燥的，氫氧化鈉固體藥片用0.6g的，濃氨水2mL，反應(yīng)將久一點(diǎn)，以保證獲得充足的氨氣。

4.2mL的氨水應(yīng)分次注入，先注入1mL，看藥片的溶解程度，再考慮是否注入，避免大量氨氣外逸，污染教學(xué)環(huán)境。