氨气与水反应创新实验设计探析

氨气与水反应创新实验设计探析

摘要:传统喷泉实验装置利用氨气极易溶于水的性质,通过减小烧瓶内的压强而形成喷泉,但容易使学生对原理的理解不够透彻,且一般需要提前制备氨气于圆底烧瓶中,造成实验的不便。为此,可创新设计喷泉实验装置,集制备氨气及引发倒吸现象为一体,药品微量,操作简单,现象明显,能凸显实验设计的综合化、微型化、封闭化、探究化。

关键词:氨气;水;创新设计;实验教学

氨气的喷泉实验是人教版高中化学必修1中的重要实验之一[1]。传统喷泉实验装置利用氨气极易溶于水的性质,通过减小烧瓶内的压强而形成喷泉,但容易使学生对原理的理解不够透彻,且一般需提前制备氨气于圆底烧瓶中,往往由于制备及储存不当而造成实验失败,这无疑会影响到教师的教学进度及学生的学习兴趣[2]。因此,笔者通过创新设计氨气与水反应的实验装置,达到了快速制氨并引发倒吸现象的目的,从而产生别样喷泉。

1试剂和仪器

试剂:浓氨水、氢氧化钠固体、酚酞溶液、水。仪器:试管两支、试管夹一个、单孔橡胶塞一个、双孔橡胶塞一个、长导管两根、弯曲导管一根、水槽一个、酒精灯一盏、干燥管一支、胶头滴管一个、锥形瓶一只、细铁丝。

2实验步骤及现象

2.1实验1:加热浓氨水引发喷泉

(1)搭建如图1所示的实验装置,取一支大试管,再寻找一个合适大小的单孔橡胶塞。(2)沿单孔橡胶塞的孔插入长导管,且使长导管一端穿出橡胶塞3cm。(3)向大试管中加少许浓氨水,并迅速用橡胶塞塞紧大试管口。(4)将试管置于酒精灯上并加热至沸腾。(5)迅速倒置试管于滴加了少许酚酞的水槽中。现象:迅速发生倒吸现象,形成红色小喷泉,试管内充满红色溶液。

2.2实验2:氢氧化钠固体和浓氨水混合引发喷泉

(1)搭建如图2所示的实验装置。(2)向小试管中加入少许氢氧化钠固体,并用镊子小心将试管放置于干燥管中的棉花球上(图2-a)。(3)用胶头滴管吸取一滴管浓氨水,将其插入橡胶塞的孔中,塞紧橡胶塞并使胶头滴管前部伸入小试管中(图2-b)。(4)挤压胶头滴管,使浓氨水与固体氢氧化钠接触。(5)轻轻晃动整个装置。

3实验注意事项

(1)在加热浓氨水引发喷泉的实验中,需要注意的是,浓氨水的量不宜过多,倒置后不能淹没长导管口,否则产生的氨气无法通过导管进入水槽并引发倒吸现象。(2)在氢氧化钠固体和浓氨水混合引发喷泉的实验中,向干燥管中放棉花是为了支撑小试管,保证干燥管与长导管中的气体流通,也可以用小铁丝圈代替。若氨气大量产生后没有立刻引起倒吸,可轻轻晃动装置,或再次挤压空的胶头滴管,以促使倒吸现象的发生。

4实验创新优点

(1)实验综合化。创新改进后的实验装置可以说是集制备氨气及引发倒吸现象为一体,根本不需要提前制备并储存氨气,从而避免了因氨气泄漏而导致实验失败的发生。(2)实验微型化。实验所用药品微量,装置简单容易操作,产生现象迅速,效果明显,适用于教师课堂演示实验或学生的分组探究实验。(3)实验封闭化。氨气是一种具有明显刺激性气味的气体,当采用以上实验装置后,可以较好地将气体密闭于体系内,不会使气味逸出。(4)实验探究化。经典的喷泉实验虽然可反映出氨气极易溶于水,且所得溶液呈碱性的特性,但却不能以宏观的现象展示NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-这两个重要的可逆过程,且学生对此表示难以理解[3]。笔者设计浓氨水受热分解产生氨气,以及向氢氧化钠固体中滴加浓氨水有氨气逸出的实验,可借此一步步引导学生探究并理解这两个可逆过程,从而突破难点知识,为进一步学习化学平衡积累素材。

参考文献

[1]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书:化学必修1[M].第3版.北京:人民教育出版社,2007:97~99.

[2]王晓瑜,冉鸣.氨气喷泉实验的一体化设计[J].化学教学,2018(19):52~53.

[3]顾春燕.“喷泉”实验教学功能的挖掘[J].化学教与学,2017(1):11~14.

作者:余秀娟 单位:上海市格致中学