張月夢
摘要:氨與氯化氫反應(yīng)有助于了解氮的化合物的主要性質(zhì)及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。經(jīng)分析現(xiàn)有文獻,并在已有實驗改進的基礎(chǔ)上,對此實驗進行綠色化和視覺化的改進。改進后的實驗在錐形瓶密閉環(huán)境中進行,無刺鼻氣體選出;實驗現(xiàn)象明顯,便于全班學(xué)生觀察,優(yōu)化視覺體驗,提高教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:濃氨水;濃鹽酸;綠色化;視覺優(yōu)化
文章編號:1008-0546(2019)12-0093-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.029
在2017年版《普通高中化學(xué)課程標準》中提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),其中包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,實驗在發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中起到了關(guān)鍵的作用。通過引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)實驗現(xiàn)象進行觀察以及對實驗證據(jù)進行推理來發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng);通過實驗探究發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng);在實驗的過程中體驗“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”。
氨與氯化氫反應(yīng)生成銨鹽,有助于學(xué)生了解氮的化合物的主要性質(zhì)及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。不同版本的教材對氨與氯化氫的實驗反應(yīng)的設(shè)計,操作簡單,現(xiàn)象明顯,但存在一些不足之處。分析如下:(1)人教版高中必修《化學(xué)1》中,氨與氯化氫的實驗4-28環(huán)境開放,濃鹽酸與濃氨水揮發(fā)出的氣體有刺鼻味,危害健康;該反應(yīng)在玻璃棒處進行,不利于后排學(xué)生觀察。(2)在魯科版高中化學(xué)《化學(xué)1》的實驗3-2-7中,兩個集氣瓶上下瓶口相對,兩個玻璃片蓋在瓶口,在將玻璃片抽出過程中,兩個瓶口不能一直對應(yīng),并且上端集氣瓶容易滑落,損壞儀器,有二次傷害的可能。
目前,對氨與氯化氫的實驗改進主要分為四類:實驗現(xiàn)象明顯化的改進、實驗環(huán)境的改進、將氨與氯化氫的反應(yīng)實驗與氨的實驗室制取實驗進行結(jié)合、將實驗與分子運動知識結(jié)合。以上改進實驗在操作過程中依然有刺鼻氣體漏出、藥品用量較多、不宜在課堂上展示,不符合綠色化學(xué)的5R原則,5R原則是指減量化、再利用、再循環(huán)、可再生、拒用。在對已有改進實驗基礎(chǔ)之上對該實驗進行再改進,使學(xué)生視覺體驗更加優(yōu)化,實驗現(xiàn)象更加明顯,實驗過程更加符合綠色化、直觀化原則。
一、實驗用品
儀器:不帶針頭的注射器4支(1mL)、錐形瓶3個(250mL)、雙孔橡皮塞2個、三孔橡皮塞1個、氣球3個、玻璃管3個
藥品:濃氨水、濃鹽酸
二、實驗過程
(1)檢查裝置氣密性。
(2)將已抽取0.2mL濃氨水的注射器1號插入到錐形瓶1號,已抽取0.2mL濃鹽酸的注射器2號插人到錐形瓶2號,注完藥品之后,為保證實驗環(huán)境密閉,不將注射器拔下;并讓學(xué)生觸摸錐形瓶底部。課前抽取,是因為裝有藥品的試劑瓶內(nèi)藥品較多,在課堂上抽取會揮發(fā)出大量氣體。因為濃氨水與濃鹽酸的現(xiàn)象一樣,這里僅放濃鹽酸的前后對比照片。實驗現(xiàn)象見圖1、圖2:
實驗現(xiàn)象:錐形瓶1、2號內(nèi)慢慢有白霧產(chǎn)生,氣球鼓起。
原因:濃鹽酸、濃氨水具有揮發(fā)性。
(3)將已抽取濃氨水0.2mL的注射器3號與已抽取濃鹽酸0.2mL的注射器4號插入到3號錐形瓶。實驗現(xiàn)象見圖3、圖4:
實驗現(xiàn)象:有成縷的白煙生成,氣球鼓起。
原因:雖然濃鹽酸與濃氨水沒有直接接觸,但兩者均具有揮發(fā)性,揮發(fā)的氨與氯化氫反應(yīng),有白煙生成,驗證了分子是不斷運動的,從而將分子運動從微觀轉(zhuǎn)化為宏觀現(xiàn)象,幫助學(xué)生鞏固舊知識。教師可以拿起錐形瓶在教室走動,也拉近了實驗與學(xué)生之間的距離,便于學(xué)生對實驗現(xiàn)象觀察,體現(xiàn)了進行演示實驗時“走下去,請上來”的特點。
(4)讓學(xué)生觸摸瓶底。
實驗現(xiàn)象:感受到瓶底微熱。
原因:氨與氯化氫發(fā)生反應(yīng),放出熱量;氨與氯化氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
(5)靜置一會兒,觀察錐形瓶底部,有氯化銨固體生成。實驗現(xiàn)象見圖5:
三、實驗改進的優(yōu)點
(1)實驗減少刺激性氣體的揮發(fā),體現(xiàn)了實驗的綠色化原則。
(2)當注射器向錐形瓶中注入藥品時,瓶內(nèi)壓強增大,氣球可防止橡皮塞沖出瓶口,導(dǎo)致漏氣,保證環(huán)境密閉。
(3)實驗過程中,教師可以拿起錐形瓶在教室走動,便于全班學(xué)生觀察,使學(xué)生視覺體驗更加優(yōu)化。
(4)實驗所用藥品各為0.2mL,在節(jié)約藥品的同時,也使實驗現(xiàn)象更加明顯。
(5)實驗不僅體現(xiàn)了氨重要的化學(xué)性質(zhì),幫助學(xué)生復(fù)習(xí)分子運動知識,而且感受到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
(6)將濃鹽酸、濃氨水注入到錐形瓶中揮發(fā)的白霧現(xiàn)象與錐形瓶3、4號中的實驗現(xiàn)象形成對比,排除了它們揮發(fā)出白霧對實驗產(chǎn)生的干擾。
四、結(jié)語
對氨與氯化氫反應(yīng)的實驗進行改進,所用的濃氨水與濃鹽酸各為0.2mL,體現(xiàn)了實驗的定量性;所需實驗儀器少,便于實驗操作;在實驗過程中,教師可將儀器拿起在教室走動,使學(xué)生的視覺體驗更加優(yōu)化。