福建省泰寧縣第一中學(xué)(354400)

溫善明

“一體化”氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

福建省泰寧縣第一中學(xué)(354400)

溫善明

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

氨的噴泉實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，在教材中具有重要地位，也是高考?？嫉目键c(diǎn)之一。但在實(shí)際教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)有以下問題。

(1)如果用教材中的方法來制取和收集氨氣，收集滿1瓶250 mL燒瓶的氨氣至少需要5 min。

(2)實(shí)驗(yàn)過程中常常因?yàn)楸４娌簧剖拱睔庖萆⒍鴮?dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此，教師經(jīng)常會演示1～2次“氨的噴泉實(shí)驗(yàn)”，這就要求教師在課前制備幾瓶氨氣備用。

(3)需要的氨氣越多，意味著消耗的藥品和時間越多，造成空氣污染就越大，對師生身體健康的危害越大。

為此，筆者通過搜索相關(guān)文獻(xiàn)，與其他化學(xué)教師進(jìn)行交流與討論，對氨的性質(zhì)和制備實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合設(shè)計(jì)研究，自制了一套可操作性強(qiáng)的氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)裝置，收到了令人滿意的教學(xué)效果。

2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)把氨氣的制取、驗(yàn)滿和噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置連成一個整體，整合后的實(shí)驗(yàn)裝置能夠有效地驗(yàn)證NH3的堿性(即NH3溶于水生成堿性物質(zhì))，NH3與HCL反應(yīng)產(chǎn)生白煙以及HN3極易溶于水。充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)制備與性質(zhì)檢驗(yàn)的“一體化設(shè)計(jì)”思想。

(2)整個實(shí)驗(yàn)過程在4～5 min內(nèi)完成，大大縮短了實(shí)驗(yàn)演示所需要的時間。為教師對噴泉實(shí)驗(yàn)的原理分析和拓展延伸提供了更多時間。

(3)該裝置的獨(dú)到之處是能連續(xù)實(shí)驗(yàn)、重復(fù)操作、安全環(huán)保、氣密性良好且宜控制，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。

3 實(shí)驗(yàn)裝置與器材

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 裝置圖

圖2 實(shí)物圖

3.2 實(shí)驗(yàn)器材

廢啟普發(fā)生器(100 mL)、圓底燒瓶(250 mL)、注射器(10 mL、1 mL各1個)、橡膠塞4個，玻璃導(dǎo)管、燒杯2個、止水夾2個、三通活塞1個、廣口瓶1個、小漏斗1個、乳膠管、玻璃珠、濃氨水、氫氧化鈉固體、濃鹽酸、酚酞試液、水。

4 實(shí)驗(yàn)原理

(1)氫氧化鈉固體溶于水放熱，促進(jìn)氨水分解。氫氧化鈉吸水后，促使平衡移動,促進(jìn)氨氣揮發(fā)出來。相關(guān)化學(xué)(離子)方程式如下：

(2)玻璃珠的目的是為了防止反應(yīng)過于激烈

使液體被沖到玻璃導(dǎo)管口(相當(dāng)于碎瓷片的控制暴沸的原理)。

(3)氨氣極易溶于水，產(chǎn)生負(fù)壓，大氣壓把燒杯中的水壓入燒瓶中，形成紅色噴泉(氨水為堿性，酚酞試液遇堿變紅)。

5 實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象

(1)如圖1所示組裝好儀器，檢查裝置氣密性。

(2)往廢舊的啟普發(fā)生器中放入30粒小玻璃珠，再加入5～10 g左右的NaOH固體。注射器A吸取10 mL濃氨水，注射器B吸取1 mL水。廣口瓶中滴入1滴濃鹽酸。燒杯A、C中裝適量水，燒杯D中加入300 mL水并滴加少量酚酞試液。

(3)打開三通活塞，使啟普發(fā)生器只與圓底燒瓶形成通路。打開止水夾a，關(guān)上止水夾b。

(4)用注射器A往啟普發(fā)生器中注入約5 mL的濃氨水，濃氨水遇到氫氧化鈉固體后立即產(chǎn)生氣泡，一段時間后，廣口瓶中出現(xiàn)白煙，說明圓底燒瓶已經(jīng)收集滿氨氣。

(5)關(guān)閉三通活塞，使啟普發(fā)生器只與裝有漏斗和水的燒杯形成通路，多余的氨氣被小燒杯中的水吸收。打開止水夾b，關(guān)上止水夾a。

(6)用注射器B往圓底燒瓶中注入1 ml水，立即產(chǎn)生紅色噴泉。

(7)打開止水夾a、b,取出廣口瓶中的玻璃管，放入大燒杯中，用大燒杯承接圓底燒瓶中的液體。

(8)重復(fù)噴泉實(shí)驗(yàn)時只需重復(fù)步驟(4)～(6)即可，無需干燥圓底燒瓶，實(shí)現(xiàn)“一器連用”。

6 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)啟普發(fā)生器底部較薄，放入玻璃珠時需小心輕放。濃氨水和NaOH固體的用量根據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)來調(diào)整，若想連續(xù)做2次噴泉實(shí)驗(yàn)，一般在啟普發(fā)生器中加入5 g NaOH固體，注射器中吸取10 mL濃氨水即可。

(2)濃氨水注入到NaOH固體中的速度要慢，一般2～3 mL濃氨水可以分兩次加入，確保產(chǎn)生的氨氣全部進(jìn)入圓底燒瓶，減少氣體外逸。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

2017-07-24