氨气喷泉实验的研究与改进

氨气喷泉实验的研究与改进

新课程强调,“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学探究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力”。氨气的喷泉实验在中学化学中具有举足轻重的地位,是历年高考考查的重点内容之一。我们在前人研究的基础上,对原实验进行了改进创新。

下面列出几种氨气喷泉实验的改进方法，供同行们在教学过程中参考选用。

（一）氨气的喷泉实验的改进方法一

利用课本实验装置来进行喷泉实验,需要事先收集好氨气,这不利于学生掌握氨气的制取,而且事先收集到的氨气可能外逸,从而导致实验效果不好,甚至失败。为了解决这一矛盾,对氨气的喷泉实验进行了以下改进。

1、实验用品:塑料瓶(矿泉水瓶或可乐瓶)、小试管、橡皮筋、尖嘴玻璃管、短玻璃导管、烧瓶、橡胶管、橡皮塞(双孔两个)；浓氨水、氢氧化钠固体(或生石灰)、酚酞溶液、水。

2、实验装置图(见图

1)

图1

3、实验原理:利用浓氨水的挥发性,在浓氨水中加入氢氧化钠固体(或生石灰)后,氢氧化钠固体(或生石灰)溶于浓氨水中放出热量,加速了浓氨水的挥发,迅速放出氨气。

4、实验操作及现象

（1）将小试管用橡皮筋固定在尖嘴玻璃管上(图1b),然后向塑料瓶中加入适量水,滴入酚酞振荡。

（2）照图1a安装好实验装置,双手握紧烧瓶检验装置的气密性。

（3）在小试管中加入适量的浓氨水、氢氧化钠固体(或生石灰),迅速将其伸入烧瓶内,重新安装好装置,观察现象。这时可以看到小试管中有气泡放出。烧瓶中空气由D处橡胶管排出,当烧瓶中空气排完后,在D处用夹子夹住。多余的氨气就会由尖嘴导管排入塑料瓶中,溶于水后便可观察到瓶中酚酞试液变为红色。

（4）反应完毕,用一只手的食指按住瓶塞上的短玻璃管C处,另一只手挤压塑料瓶,使少量水进入烧瓶,即可形成美丽的喷泉。通过堵住C处手指的控制,可调节塑料瓶中进气量,使之产生一定的负压,这样可控制喷泉大小,延长喷泉持续的时间,突出了实验现象。

5、实验优点

（1）把气体的收集和喷泉实验的装置连成一个整体,无需事先收集氨气,操作简单、易于进行,成功率高。

（2）可节约时间和药品,整个实验可在5min内完成；药品用量少,实验可向微型化方向发展。

（3）喷泉可随意控制、延长持续时间,突出了实验现象。

6、注意事项

（1）所加药品的量需根据烧瓶的大小适当调节。

（2）药品的加入要迅速,避免生成的氨气大量外逸,污染教学环境。

（二）氨气的喷泉实验的改进方法二

传统的喷泉实验装置复杂、药品用量大、耗时长,不利于学生自主探究活动的开展,难以实现人人动手操作的欲望。为此,在原实验的基础上大胆改进创新,将其应用于演示氨气的喷泉实验和学生的自主探究活动中,取得了良好效果。

1、实验材料:试管、一次性输液器、单孔塞、单球干燥管、脱脂棉、一次性注射器、尖嘴导管、胶帽、烧杯、木板、纤维板、铁条。

2、实验装置图(见图

2)

图2

①试管 ②三通管 ③单孔塞1 ④控制开关1 ⑤控制开关2

⑥塑料导管⑦单孔塞2⑧干燥管⑨尾气吸收装置⑩尖嘴导管

11胶帽 12烧杯 13支架板 14铁圈 15底座

3、装置制作方法

（1）基本装置的制作：取一套一次性输液器,以瓶塞穿刺器作为三通管,以药液过滤器(将少量脱脂棉塞于其中)作为尾气吸收装置,以输液管作为导管,以流量控制器作为控制开关。取化学实验室常用的胶帽来连接干燥管的细口端和尖嘴导管。将试管、烧杯、干燥管等部件按图2a组装即可。

（2）支架的制作:以厚木板作为底座,将纤维板竖立订于底座上,用铁条弯成大小适宜的铁圈,穿过纤维板并固定好。如图2b所示。

4、实验操作步骤

（1）在烧杯内注满水,并向其中滴入2-3滴酚酞溶液。

（2）用1支一次性注射器抽取2mL水,将其少许注入尾气吸收装置内,使脱脂棉得到湿润。

（3）将注射器内的针头穿过单孔塞2(注意要擦去针头外壁的水),以备用。

（4）取下试管,向其中加入约0.2gNaOH固体后,塞上单孔塞1。将控制开关1和控制开关2分别调整为关闭和打开状态。

（5）用另1支注射器抽取约1mL浓氨水,通过单孔塞1注入到试管内。此时浓氨水迅速分解,产生的氨气通过塑料导管进入到干燥管内,这时可以观察到插入水中的导管口有气泡冒出,干燥管内的空气逐渐被赶出。

（6）当导管口周围的水变红时,即证明氨气已集满干燥管。此时应立即打开控制开关1,关闭控制开关2,使剩余气体进入到尾气吸收装置中。

（7）推动注射器活塞向干燥管内注入1mL水(或手捂干燥管1min左右),片刻后喷泉喷出。

（三）氨气的喷泉实验的改进方法三

按教材的装置图进行氨与水反应的喷泉实验,由于采用胶头滴管挤压水,会出现胶头滴管的水不容易挤入圆底烧瓶，或挤入圆底烧瓶的水太少,而不容易在烧瓶内形成负压,导致喷泉实验的失败,现对此实验的装

置进行改进。

1、实验用品:铁架台、500ml圆底烧杯、一端拉细的玻璃管、止水夹、约600ml的塑料瓶、玻璃管；浓氨水、氢氧化钠固体、水、酚酞试剂。

2、改进后的实验装置图（见图3）

图3

3、实验组装及操作步骤

（1）找一个约600ml塑料瓶(如洗瓶或矿泉水瓶),并在塑料瓶侧上端用红铁丝烫一个直径1.5cm的透气孔,按实验装置图组装好,并检查装置的气密性。

（2）用氨水与氢氧化钠固体反应收集满一瓶干燥、纯净的氨气,并按装置图组装好(橡皮塞塞住烧瓶之前,要将止水夹夹住橡皮管,以免漏气)。

（3）给塑料瓶加水到侧上端透气孔附近,并滴入2ml酚酞试剂(液体不能从透气孔溢出),按装置图组装好实验装置。

（4）左手握住塑料瓶,并用大拇指堵住透气孔,打开止水夹,然后右手轻轻挤压塑料瓶体,使一些水进入圆底烧瓶,松开大拇指,美丽而有力的喷泉立即喷发。

4、实验的注意事项

（1）圆底烧瓶要干燥。

（2）氨气要充满圆底烧瓶。

（3）实验装置的气密性要好。

（4）挤入圆底烧瓶的水不能太少。

（5）塑料瓶的侧上端的透气孔要大小适当。

5、实验改进后的优点

（1）改进后的实验装置的气密性好,操作简单。

（2）采用塑料瓶挤压水,改变了胶头滴管挤入水太少,而圆底烧瓶内不容易形成负压,保证不了实验的成功性的情况。

（3）实验的成功率高,喷泉有力。

（4）本实验装置也适用于氯化氢、二氧化硫等其他气体的喷泉实验。

（四）氨气的喷泉实验的改进方法四

将课本中由氢氧化钙和氯化氨两种物质混合加热制取氨气,改为用浓氨水,不需要加热,利用其挥发性,得到氨气。利用5mL一次性注射器吸入浓氨水,可作氨的喷泉实验好几次。

1、实验用品:铁架台、圆底烧瓶、烧杯、尖嘴导管、玻璃管、橡皮管、5mL注射器、一次性输液管插头、止水夹；水、浓氨水、酚酞试液。

2、实验装置图(见图4)

①一次性输液管插头 ②、⑥、⑦止水夹 ③水 ④5mL注射器 ⑤浓氨水

图4

3、实验操作步骤

（1）装置准备好后,在烧杯中加入适量水,并滴入酚酞试液。

（2）在止水夹⑥的胶管上套上空注射器,关上止水夹②、⑦,打开止水夹⑥,往外抽动活塞至5mL刻度线处,关止水夹⑥,取下注射器推出空气,然后再套上,这样反复十来次。

（3）接着套上装有5mL浓氨水的注射器,打开止水夹⑥,将浓氨水推入。

（4）稍后关上止水夹⑥,再打开止水夹②,将水推入,接着,打开止水夹⑦,一会儿就可看到美丽的红色喷泉。

（5）实验完毕后,若取下两个注射器,打开止水夹⑥、②,烧瓶中的液体会自动流出(用另一烧杯接住)。

（6）再装上注射器,重复上述操作,可做几次氨的喷泉演示。

4、实验优点

（1）氨水用量少。

（2）减少了加热制氨气所需的时间,避免了在加热条件下强碱对试管的破坏。

（3）减少了氨气的污染。

5、注意事项

由于在步骤（2）中产生了负压，故在步骤（4）中关闭止水夹⑥之前，要消除负压，否则容易使学生误认为（2）中产生的负压形成的喷泉。

（五）氨气的喷泉实验的改进方法五

用一支50mL试管收集满氨气，塞上插有针头的橡胶塞，再将一支50mL注射器吸满含酚酞溶液的水，塞在针头上，挤压少量含酚酞溶液的水到试管中，立即见到试管内形成红色喷泉，注射器的活塞也随之自动向上移动，现象十分明显。改进后的实验趣味性强，操作简便，用氨气量少，既可用于演示，也适合学生分组实验。