高中化学中氨气的喷泉实验创新设计

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  简介
  氨气的喷泉实验是一个有力证明氨气在常温下极易溶于水,并证明其水溶液呈碱性的精彩实验。它是高中化学教学过程中的一个重要的演示实验,也是高考常考的考点之一。这个实验新奇、有趣,能极大地调动学生的学习兴趣,从而喚起探求新知识的欲望。但按照教材提供的方案进行实验,效果不理想,氨气容易逸散造成环境污染。我在教学实践中尝试性地探索改进方案,终于寻找到一种实验现象明显、可操作性强的氨气喷泉实验新方法。
  实验仪器及材料
  饮料瓶、尖嘴玻璃导管、短玻璃导管、橡皮塞、橡胶管、软胶管、小药瓶、圆底烧瓶、自制单向阀、点滴输液管的滴斗、注射器、浓氨水、氢氧化钠固体、酚酞试液、水。
  实验装置组成见图1,实物照片见图2。
  创新点
  把气体的收集和喷泉实验的装置连接成一个整体,无需先收集氨气,操作简单易于进行,实验成功率高。
  节约时间和药品,整个实验可在3分钟内完成;药品用量少,实现了实验的微型化。
  整个装置气密性好,避免了对环境的污染。
  制备原料简单常用,造价便宜,合理利用了一些废弃物。
  尖嘴处经过特殊处理,能多层次喷泉。
  实验原理
  利用浓氨水的挥发性,在其中加入氢氧化钠固体后,氢氧化钠溶于浓氨水后增大了溶液中氢氧根离子浓度,促进可逆平衡逆移,且溶于水时放出热量,加速了浓氨水的挥发,迅速放出氨气。
  氨气极易溶于水。将塑料瓶中水挤入烧瓶,氨气溶于水,瓶内压强迅速减小。
  大气压将塑料瓶中水压入烧瓶,形成美丽的喷泉。
  实验操作和现象
  准备工作
  连接好仪器,检查气密(通过B向整套装置中注入空气,若D中有气泡产生,证明气密性良好)。
  向C装置中加满水,并向其中滴几滴酚酞,盖好E的胶帽,盖好C的瓶塞。
  向A中加入2g Na0H固体,向B中吸入5mL氨水,连接好A、B装置。
  向D装置中注入适量的水并向其中滴几滴酚酞,使其恰好没过单向阀下端,安装好D装置。
  开始实验
  推压B的柱塞,向A中缓慢注射氨水,产生的NH,经过单向阀进入E圆底烧瓶,D中有大量的气泡排出,我们会先看到下端小滴斗溶液先变红,当看到上端小滴斗溶液也变得微红后,说明圆底烧瓶内氨气已基本充满,此时关闭止水夹,挤压C,使少量液体进入F中,打开E胶帽,就会出现红色喷泉。
  实验注意事项
  实验前烧瓶耍保持干燥,烧瓶内空气需排尽。
  所加药品的量需根据烧瓶的大小适当调节。
  氨水注入氢氧化钠的速度要比较慢,保證氨气全部进入圆底烧瓶,避免氨气外逸,污染教学环境。
  专家评语
  该项目制作了氨气“一体化”喷泉实验教具。该教具选题内容切合高中化学教学的需要,依据的科学原理无误,能解决基础化学教学的难点。该教具采用了自制单向阀控制气体流向,采用检验装置从而可以直观地观察到烧瓶中氨气是否收集完全。现场演示表明实验演示效果良好。此项目有利于学生学习相关内容,对其他类似气体制取实验也有重要的参考价值,具有很强的实用性。建议本项目进一步加强检验装置吸收氨气试剂的用量研究,以节约氨水用量,提升课堂演示教学的质量。
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