氨氣噴泉實驗的研究與改進

1、氨氣噴泉實驗的研究與改進曾廣華 搜集整理新課程強調(diào),“通過以化學(xué)實驗為主的多種探究活動,使學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程,激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,強化科學(xué)探究意識,促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力”。氨氣的噴泉實驗在中學(xué)化學(xué)中具有舉足輕重的地位,是歷年高考考查的重點內(nèi)容之一。我們在前人研究的基礎(chǔ)上,對原實驗進行了改進創(chuàng)新。下面列出幾種氨氣噴泉實驗的改進方法，供同行們在教學(xué)過程中參考選用。（一）氨氣的噴泉實驗的改進方法一利用課本實驗裝置來進行噴泉實驗,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)致實驗效果不好,甚至失敗。為了解決這一矛盾,對氨氣的噴泉實

2、驗進行了以下改進。1、實驗用品塑料瓶(礦泉水瓶或可樂瓶)、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)；濃氨水、氫氧化鈉固體(或生石灰)、酚酞溶液、水。2、實驗裝置圖(見圖1)圖13、實驗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、實驗操作及現(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）照圖1a安裝好實驗裝置,雙手握緊燒瓶檢驗裝置的氣密性。（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、伸入燒瓶內(nèi),重新安裝好裝置,觀察現(xiàn)象。這時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,當燒瓶中空氣排完后,在D處用夾子夾住。多余的氨氣就會由尖嘴導(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,另一只手擠壓塑料瓶,使少量水進入燒瓶,即可形成美麗的噴泉。通過堵住C處手指的控制,可調(diào)節(jié)塑料瓶中進氣量,使之產(chǎn)生一定的負壓,這樣可控制噴泉大小,延長噴泉持續(xù)的時間,突出了實驗現(xiàn)象。5、實驗優(yōu)點（1）把氣體的收集和噴泉實驗的裝置連成一個整體,無需事先收集氨氣,操作簡單、易于進行,成功率高。（2）可節(jié)約時間和藥品,整個實驗可在5mi

4、n內(nèi)完成；藥品用量少,實驗可向微型化方向發(fā)展。（3）噴泉可隨意控制、延長持續(xù)時間,突出了實驗現(xiàn)象。6、注意事項（1）所加藥品的量需根據(jù)燒瓶的大小適當調(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）氨氣的噴泉實驗的改進方法二傳統(tǒng)的噴泉實驗裝置復(fù)雜、藥品用量大、耗時長,不利于學(xué)生自主探究活動的開展,難以實現(xiàn)人人動手操作的欲望。為此,在原實驗的基礎(chǔ)上大膽改進創(chuàng)新,將其應(yīng)用于演示氨氣的噴泉實驗和學(xué)生的自主探究活動中,取得了良好效果。1、實驗材料試管、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、實驗裝置圖(見圖2)圖2試

5、管 三通管 單孔塞1 控制開關(guān)1 控制開關(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關(guān)。取化學(xué)實驗室常用的膠帽來連接干燥管的細口端和尖嘴導(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,穿過纖維板并固定好。如圖2b所示。4、實驗操作步驟（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。（3）將注射器內(nèi)的針頭穿過單孔塞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。將控制開關(guān)1和控制開關(guān)2分別調(diào)整為關(guān)閉和打開狀態(tài)。（5）用另1支注射器抽取約1mL濃氨水,通過單孔塞1注入到試管內(nèi)。此時濃氨水迅速分解,產(chǎn)生的氨氣通過塑料導(dǎo)管進入到干燥管內(nèi),這時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）當導(dǎo)管口周圍的水變紅時,即證明氨氣已集滿干燥管。此時應(yīng)立即打開控制開關(guān)1,關(guān)閉控制開關(guān)2,使剩余氣體進入到尾氣吸收裝置中。（7）推

7、動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）氨氣的噴泉實驗的改進方法三按教材的裝置圖進行氨與水反應(yīng)的噴泉實驗,由于采用膠頭滴管擠壓水,會出現(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,而不容易在燒瓶內(nèi)形成負壓,導(dǎo)致噴泉實驗的失敗,現(xiàn)對此實驗的裝置進行改進。1、實驗用品鐵架臺、500ml圓底燒杯、一端拉細的玻璃管、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、改進后的實驗裝置圖（見圖3）圖33、實驗組裝及操作步驟（1）找一個約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直徑1.5cm的透

8、氣孔,按實驗裝置圖組裝好,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),按裝置圖組裝好實驗裝置。（4）左手握住塑料瓶,并用大拇指堵住透氣孔,打開止水夾,然后右手輕輕擠壓塑料瓶體,使一些水進入圓底燒瓶,松開大拇指,美麗而有力的噴泉立即噴發(fā)。4、實驗的注意事項（1）圓底燒瓶要干燥。（2）氨氣要充滿圓底燒瓶。（3）實驗裝置的氣密性要好。（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。5、實驗

9、改進后的優(yōu)點（1）改進后的實驗裝置的氣密性好,操作簡單。（2）采用塑料瓶擠壓水,改變了膠頭滴管擠入水太少,而圓底燒瓶內(nèi)不容易形成負壓,保證不了實驗的成功性的情況。（3）實驗的成功率高,噴泉有力。（4）本實驗裝置也適用于氯化氫、二氧化硫等其他氣體的噴泉實驗。（四）氨氣的噴泉實驗的改進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,可作氨的噴泉實驗好幾次。1、實驗用品鐵架臺、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、實驗裝置圖(見圖4)一次

10、性輸液管插頭 、止水夾 水 5mL注射器 濃氨水圖43、實驗操作步驟（1）裝置準備好后,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、,打開止水夾,往外抽動活塞至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)十來次。（3）接著套上裝有5mL濃氨水的注射器,打開止水夾,將濃氨水推入。（4）稍后關(guān)上止水夾,再打開止水夾,將水推入,接著,打開止水夾,一會兒就可看到美麗的紅色噴泉。（5）實驗完畢后,若取下兩個注射器,打開止水夾、,燒瓶中的液體會自動流出(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、實驗優(yōu)點（1）氨水用量少。（2）減少了加熱制氨氣所需的時間,避免了在加熱條件下強堿對試管的破壞。（3）減少了氨氣的污染。5、注意事項由于在步驟（2）中產(chǎn)生了負壓，故在步驟（4）中關(guān)閉止水夾之前，要消除負壓，否則容易使學(xué)生誤認為（2）中產(chǎn)生的負壓形成的噴泉。（五）氨氣的噴泉實驗的改進方法五用一支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，立即見到試管內(nèi)形成紅色噴泉，注射器的活塞也隨之自動向上移動，現(xiàn)象十分明顯。改進后的實驗趣味性強