论文部分内容阅读
现行人教版普通高中课程标准实验教科书《化学（必修1）》第四章“非金属及其化合物”中的“氨溶于水的喷泉实验”如图1所示：在干燥的圆底烧瓶中充满氨，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口.倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水（水中滴少量酚酞）的烧杯.轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶，观察现象.在实际实验中笔者发现其存在下列不足之处： 排空气法收集氨气，易造成氨气的泄漏，污染环境；每次实验都要用干燥的集气瓶提前收集氨气，如遇到多班级演示实验，前期准备工作烦琐.能否将该实验进行改进呢？笔者根据防溅球的构造，尝试设计了如图2所示的喷泉实验装置.
一、实验仪器及药品
实验仪器：铁架台（带铁夹），500mL烧杯，300mL防溅球，50mL注射器（带针头），橡皮塞.
实验药品：固体氢氧化钠，浓氨水，水，酚酞溶液等.
二、实验装置及原理
按图2所示，根据防溅球的构造，在防溅球内直接可以加入固体氢氧化钠，将注射器中浓氨水注入防溅球.由于氨水是弱碱，在水中不完全电离，浓氨水遇到固体氢氧化钠，形成强碱性溶液使氨水中OH-的浓度增大，平衡体系NH3 H2ONH3·H2OOH- NH 4向逆向移动，从而导致水中NH3浓度升高.同时，氢氧化钠溶于水放热，温度升高使氨气的溶解度降低，从而使氨气逸出.逸出的氨气将防溅球内的空气向下排出，然后通过向上拉动注射器手柄引发喷泉.
三、实验步骤及现象
1.在烧杯中注入适量水（约400mL），滴加1滴管酚酞溶液，在防溅球底部加适量固体氢氧化钠（约2g），塞上橡皮塞（注射器针头已插入橡皮塞）.
2.注射器中吸入浓氨水（4mL左右），将针管与橡皮塞上的针头连接.
3.将注射器中的浓氨水缓慢推入防溅球中，观察到防溅球下端产生气泡，即产生的氨气将球内空气向下排出，随后可观察到烧杯中水出现红色，说明少量逸出的氨被水吸收.
4.当防溅球下端不再产生气泡时向上拉动注射器，引发喷泉，随即松开注射器手柄.
5.形成红色喷泉（效果见图3），同时将注射器手柄回到底部.
四、实验创新点
1.氨气制备簡单，随用随制.不需要通过实验室里固体氯化铵和熟石灰混合加热制氨，减少大量课前准备工作，当然氨气也无需干燥.
2.易于操作.当氨气充满时拉动注射器即可引发喷泉，相比教材实验引发喷泉的方法，成功率高.
3.绿色环保.制备氨气同时将空气从防溅球下端排出时，混有的少量氨气直接被水吸收，不会污染空气.
4.连续使用.不需对装置进行干燥甚至无需清洗，只需将废液倒出后即可进行下次实验，对于多班级演示实验省时省力.
五、实验拓展
根据氨气形成喷泉后生成氨水以及加入的氢氧化钠可与许多金属的可溶性盐溶液反应生成多种颜色的氢氧化物进而形成氨基配位化合物，因此可以拓展到与其他过渡金属盐溶液，形成其他颜色喷泉，现象也很明显.例如：①与硫酸铜溶液（1%）形成深蓝色喷泉，随后出现蓝色沉淀，上层得到深蓝色透明溶液（效果见图4）.②与氯化铁溶液（1%）形成红褐色喷泉，形成喷泉后，随后出现红褐色沉淀（效果见图5）.
需要说明的是，与其他溶液形成喷泉的现象还与氨的量和各种溶液的浓度大小等许多因素有关，本文只从实验装置改进的角度稍做拓展.
总之，实验是化学的灵魂，对教材实验进行改进是对教材实验的有效补充，通过实验改进可以培养学生的好奇心，强化学生的科学探究意识，也为实验教学开启一扇崭新的窗口.
一、实验仪器及药品
实验仪器：铁架台（带铁夹），500mL烧杯，300mL防溅球，50mL注射器（带针头），橡皮塞.
实验药品：固体氢氧化钠，浓氨水，水，酚酞溶液等.
二、实验装置及原理
按图2所示，根据防溅球的构造，在防溅球内直接可以加入固体氢氧化钠，将注射器中浓氨水注入防溅球.由于氨水是弱碱，在水中不完全电离，浓氨水遇到固体氢氧化钠，形成强碱性溶液使氨水中OH-的浓度增大，平衡体系NH3 H2ONH3·H2OOH- NH 4向逆向移动，从而导致水中NH3浓度升高.同时，氢氧化钠溶于水放热，温度升高使氨气的溶解度降低，从而使氨气逸出.逸出的氨气将防溅球内的空气向下排出，然后通过向上拉动注射器手柄引发喷泉.
三、实验步骤及现象
1.在烧杯中注入适量水（约400mL），滴加1滴管酚酞溶液，在防溅球底部加适量固体氢氧化钠（约2g），塞上橡皮塞（注射器针头已插入橡皮塞）.
2.注射器中吸入浓氨水（4mL左右），将针管与橡皮塞上的针头连接.
3.将注射器中的浓氨水缓慢推入防溅球中，观察到防溅球下端产生气泡，即产生的氨气将球内空气向下排出，随后可观察到烧杯中水出现红色，说明少量逸出的氨被水吸收.
4.当防溅球下端不再产生气泡时向上拉动注射器，引发喷泉，随即松开注射器手柄.
5.形成红色喷泉（效果见图3），同时将注射器手柄回到底部.
四、实验创新点
1.氨气制备簡单，随用随制.不需要通过实验室里固体氯化铵和熟石灰混合加热制氨，减少大量课前准备工作，当然氨气也无需干燥.
2.易于操作.当氨气充满时拉动注射器即可引发喷泉，相比教材实验引发喷泉的方法，成功率高.
3.绿色环保.制备氨气同时将空气从防溅球下端排出时，混有的少量氨气直接被水吸收，不会污染空气.
4.连续使用.不需对装置进行干燥甚至无需清洗，只需将废液倒出后即可进行下次实验，对于多班级演示实验省时省力.
五、实验拓展
根据氨气形成喷泉后生成氨水以及加入的氢氧化钠可与许多金属的可溶性盐溶液反应生成多种颜色的氢氧化物进而形成氨基配位化合物，因此可以拓展到与其他过渡金属盐溶液，形成其他颜色喷泉，现象也很明显.例如：①与硫酸铜溶液（1%）形成深蓝色喷泉，随后出现蓝色沉淀，上层得到深蓝色透明溶液（效果见图4）.②与氯化铁溶液（1%）形成红褐色喷泉，形成喷泉后，随后出现红褐色沉淀（效果见图5）.
需要说明的是，与其他溶液形成喷泉的现象还与氨的量和各种溶液的浓度大小等许多因素有关，本文只从实验装置改进的角度稍做拓展.
总之，实验是化学的灵魂，对教材实验进行改进是对教材实验的有效补充，通过实验改进可以培养学生的好奇心，强化学生的科学探究意识，也为实验教学开启一扇崭新的窗口.