氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的研究與改進(jìn)

1、氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的研究與改進(jìn)曾廣華 搜集整理新課程強(qiáng)調(diào),“通過(guò)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng),使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程,激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,強(qiáng)化科學(xué)探究意識(shí),促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)中具有舉足輕重的地位,是歷年高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一。我們?cè)谇叭搜芯康幕A(chǔ)上,對(duì)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新。下面列出幾種氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，供同行們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中參考選用。（一）氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法一利用課本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn),需要事先收集好氨氣,這不利于學(xué)生掌握氨氣的制取,而且事先收集到的氨氣可能外逸,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不好,甚至失敗。為了解決這一矛盾,對(duì)氨氣的噴泉實(shí)

2、驗(yàn)進(jìn)行了以下改進(jìn)。1、實(shí)驗(yàn)用品塑料瓶(礦泉水瓶或可樂(lè)瓶)、小試管、橡皮筋、尖嘴玻璃管、短玻璃導(dǎo)管、燒瓶、橡膠管、橡皮塞(雙孔兩個(gè))；濃氨水、氫氧化鈉固體(或生石灰)、酚酞溶液、水。2、實(shí)驗(yàn)裝置圖(見(jiàn)圖1)圖13、實(shí)驗(yàn)原理利用濃氨水的揮發(fā)性,在濃氨水中加入氫氧化鈉固體(或生石灰)后,氫氧化鈉固體(或生石灰)溶于濃氨水中放出熱量,加速了濃氨水的揮發(fā),迅速放出氨氣。4、實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象（1）將小試管用橡皮筋固定在尖嘴玻璃管上(圖1b),然后向塑料瓶中加入適量水,滴入酚酞振蕩。（2）照?qǐng)D1a安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,雙手握緊燒瓶檢驗(yàn)裝置的氣密性。（3）在小試管中加入適量的濃氨水、氫氧化鈉固體(或生石灰),迅速將其

3、伸入燒瓶?jī)?nèi),重新安裝好裝置,觀察現(xiàn)象。這時(shí)可以看到小試管中有氣泡放出。燒瓶中空氣由D處橡膠管排出,當(dāng)燒瓶中空氣排完后,在D處用夾子夾住。多余的氨氣就會(huì)由尖嘴導(dǎo)管排入塑料瓶中,溶于水后便可觀察到瓶中酚酞試液變?yōu)榧t色。（4）反應(yīng)完畢,用一只手的食指按住瓶塞上的短玻璃管C處,另一只手?jǐn)D壓塑料瓶,使少量水進(jìn)入燒瓶,即可形成美麗的噴泉。通過(guò)堵住C處手指的控制,可調(diào)節(jié)塑料瓶中進(jìn)氣量,使之產(chǎn)生一定的負(fù)壓,這樣可控制噴泉大小,延長(zhǎng)噴泉持續(xù)的時(shí)間,突出了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。5、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)（1）把氣體的收集和噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置連成一個(gè)整體,無(wú)需事先收集氨氣,操作簡(jiǎn)單、易于進(jìn)行,成功率高。（2）可節(jié)約時(shí)間和藥品,整個(gè)實(shí)驗(yàn)可在5mi

4、n內(nèi)完成；藥品用量少,實(shí)驗(yàn)可向微型化方向發(fā)展。（3）噴泉可隨意控制、延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間,突出了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。6、注意事項(xiàng)（1）所加藥品的量需根據(jù)燒瓶的大小適當(dāng)調(diào)節(jié)。（2）藥品的加入要迅速,避免生成的氨氣大量外逸,污染教學(xué)環(huán)境。（二）氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法二傳統(tǒng)的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜、藥品用量大、耗時(shí)長(zhǎng),不利于學(xué)生自主探究活動(dòng)的開(kāi)展,難以實(shí)現(xiàn)人人動(dòng)手操作的欲望。為此,在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽改進(jìn)創(chuàng)新,將其應(yīng)用于演示氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的自主探究活動(dòng)中,取得了良好效果。1、實(shí)驗(yàn)材料試管、一次性輸液器、單孔塞、單球干燥管、脫脂棉、一次性注射器、尖嘴導(dǎo)管、膠帽、燒杯、木板、纖維板、鐵條。2、實(shí)驗(yàn)裝置圖(見(jiàn)圖2)圖2試

5、管 三通管 單孔塞1 控制開(kāi)關(guān)1 控制開(kāi)關(guān)2塑料導(dǎo)管單孔塞2干燥管尾氣吸收裝置尖嘴導(dǎo)管11膠帽 12燒杯 13支架板 14鐵圈 15底座3、裝置制作方法（1）基本裝置的制作：取一套一次性輸液器,以瓶塞穿刺器作為三通管,以藥液過(guò)濾器(將少量脫脂棉塞于其中)作為尾氣吸收裝置,以輸液管作為導(dǎo)管,以流量控制器作為控制開(kāi)關(guān)。取化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用的膠帽來(lái)連接干燥管的細(xì)口端和尖嘴導(dǎo)管。將試管、燒杯、干燥管等部件按圖2a組裝即可。（2）支架的制作:以厚木板作為底座,將纖維板豎立訂于底座上,用鐵條彎成大小適宜的鐵圈,穿過(guò)纖維板并固定好。如圖2b所示。4、實(shí)驗(yàn)操作步驟（1）在燒杯內(nèi)注滿水,并向其中滴入2-3滴酚酞溶液

6、。（2）用1支一次性注射器抽取2mL水,將其少許注入尾氣吸收裝置內(nèi),使脫脂棉得到濕潤(rùn)。（3）將注射器內(nèi)的針頭穿過(guò)單孔塞2(注意要擦去針頭外壁的水),以備用。（4）取下試管,向其中加入約0.2gNaOH固體后,塞上單孔塞1。將控制開(kāi)關(guān)1和控制開(kāi)關(guān)2分別調(diào)整為關(guān)閉和打開(kāi)狀態(tài)。（5）用另1支注射器抽取約1mL濃氨水,通過(guò)單孔塞1注入到試管內(nèi)。此時(shí)濃氨水迅速分解,產(chǎn)生的氨氣通過(guò)塑料導(dǎo)管進(jìn)入到干燥管內(nèi),這時(shí)可以觀察到插入水中的導(dǎo)管口有氣泡冒出,干燥管內(nèi)的空氣逐漸被趕出。（6）當(dāng)導(dǎo)管口周圍的水變紅時(shí),即證明氨氣已集滿干燥管。此時(shí)應(yīng)立即打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)1,關(guān)閉控制開(kāi)關(guān)2,使剩余氣體進(jìn)入到尾氣吸收裝置中。（7）推

7、動(dòng)注射器活塞向干燥管內(nèi)注入1mL水(或手捂干燥管1min左右),片刻后噴泉噴出。（三）氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法三按教材的裝置圖進(jìn)行氨與水反應(yīng)的噴泉實(shí)驗(yàn),由于采用膠頭滴管擠壓水,會(huì)出現(xiàn)膠頭滴管的水不容易擠入圓底燒瓶，或擠入圓底燒瓶的水太少,而不容易在燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓,導(dǎo)致噴泉實(shí)驗(yàn)的失敗,現(xiàn)對(duì)此實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行改進(jìn)。1、實(shí)驗(yàn)用品鐵架臺(tái)、500ml圓底燒杯、一端拉細(xì)的玻璃管、止水夾、約600ml的塑料瓶、玻璃管；濃氨水、氫氧化鈉固體、水、酚酞試劑。2、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置圖（見(jiàn)圖3）圖33、實(shí)驗(yàn)組裝及操作步驟（1）找一個(gè)約600ml塑料瓶(如洗瓶或礦泉水瓶),并在塑料瓶側(cè)上端用紅鐵絲燙一個(gè)直徑1.5cm的透

8、氣孔,按實(shí)驗(yàn)裝置圖組裝好,并檢查裝置的氣密性。（2）用氨水與氫氧化鈉固體反應(yīng)收集滿一瓶干燥、純凈的氨氣,并按裝置圖組裝好(橡皮塞塞住燒瓶之前,要將止水夾夾住橡皮管,以免漏氣)。（3）給塑料瓶加水到側(cè)上端透氣孔附近,并滴入2ml酚酞試劑(液體不能從透氣孔溢出),按裝置圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置。（4）左手握住塑料瓶,并用大拇指堵住透氣孔,打開(kāi)止水夾,然后右手輕輕擠壓塑料瓶體,使一些水進(jìn)入圓底燒瓶,松開(kāi)大拇指,美麗而有力的噴泉立即噴發(fā)。4、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)（1）圓底燒瓶要干燥。（2）氨氣要充滿圓底燒瓶。（3）實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性要好。（4）擠入圓底燒瓶的水不能太少。（5）塑料瓶的側(cè)上端的透氣孔要大小適當(dāng)。5、實(shí)驗(yàn)

9、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)（1）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性好,操作簡(jiǎn)單。（2）采用塑料瓶擠壓水,改變了膠頭滴管擠入水太少,而圓底燒瓶?jī)?nèi)不容易形成負(fù)壓,保證不了實(shí)驗(yàn)的成功性的情況。（3）實(shí)驗(yàn)的成功率高,噴泉有力。（4）本實(shí)驗(yàn)裝置也適用于氯化氫、二氧化硫等其他氣體的噴泉實(shí)驗(yàn)。（四）氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法四將課本中由氫氧化鈣和氯化氨兩種物質(zhì)混合加熱制取氨氣,改為用濃氨水,不需要加熱,利用其揮發(fā)性,得到氨氣。利用5mL一次性注射器吸入濃氨水,可作氨的噴泉實(shí)驗(yàn)好幾次。1、實(shí)驗(yàn)用品鐵架臺(tái)、圓底燒瓶、燒杯、尖嘴導(dǎo)管、玻璃管、橡皮管、5mL注射器、一次性輸液管插頭、止水夾；水、濃氨水、酚酞試液。2、實(shí)驗(yàn)裝置圖(見(jiàn)圖4)一次

10、性輸液管插頭 、止水夾 水 5mL注射器 濃氨水圖43、實(shí)驗(yàn)操作步驟（1）裝置準(zhǔn)備好后,在燒杯中加入適量水,并滴入酚酞試液。（2）在止水夾的膠管上套上空注射器,關(guān)上止水夾、,打開(kāi)止水夾,往外抽動(dòng)活塞至5mL刻度線處,關(guān)止水夾,取下注射器推出空氣,然后再套上,這樣反復(fù)十來(lái)次。（3）接著套上裝有5mL濃氨水的注射器,打開(kāi)止水夾,將濃氨水推入。（4）稍后關(guān)上止水夾,再打開(kāi)止水夾,將水推入,接著,打開(kāi)止水夾,一會(huì)兒就可看到美麗的紅色噴泉。（5）實(shí)驗(yàn)完畢后,若取下兩個(gè)注射器,打開(kāi)止水夾、,燒瓶中的液體會(huì)自動(dòng)流出(用另一燒杯接住)。（6）再裝上注射器,重復(fù)上述操作,可做幾次氨的噴泉演示。4、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)（1）氨水用量少。（2）減少了加熱制氨氣所需的時(shí)間,避免了在加熱條件下強(qiáng)堿對(duì)試管的破壞。（3）減少了氨氣的污染。5、注意事項(xiàng)由于在步驟（2）中產(chǎn)生了負(fù)壓，故在步驟（4）中關(guān)閉止水夾之前，要消除負(fù)壓，否則容易使學(xué)生誤認(rèn)為（2）中產(chǎn)生的負(fù)壓形成的噴泉。（五）氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法五用一支50mL試管收集滿氨氣，塞上插有針頭的橡膠塞，再將一支50mL注射器吸滿含酚酞溶液的水，塞在針頭上，擠壓少量含酚酞溶液的水到試管中，立即見(jiàn)到試管內(nèi)形成紅色噴泉，注射器的活塞也隨之自動(dòng)向上移動(dòng)，現(xiàn)象十分明顯。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)趣味性強(qiáng)