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摘要:傳統噴泉實驗裝置利用氨氣極易溶于水的性質,通過減小燒瓶內的壓強而形成噴泉,但容易使學生對原理的理解不夠透徹,且一般需要提前制備氨氣于圓底燒瓶中,造成實驗的不便。為此,可創新設計噴泉實驗裝置,集制備氨氣及引發倒吸現象為一體,藥品微量,操作簡單,現象明顯,能凸顯實驗設計的綜合化、微型化、封閉化、探究化。
關鍵詞:氨氣;水;創新設計;實驗教學
氨氣的噴泉實驗是人教版高中化學必修1中的重要實驗之一[1]。傳統噴泉實驗裝置利用氨氣極易溶于水的性質,通過減小燒瓶內的壓強而形成噴泉,但容易使學生對原理的理解不夠透徹,且一般需提前制備氨氣于圓底燒瓶中,往往由于制備及儲存不當而造成實驗失敗,這無疑會影響到教師的教學進度及學生的學習興趣[2]。因此,筆者通過創新設計氨氣與水反應的實驗裝置,達到了快速制氨并引發倒吸現象的目的,從而產生別樣噴泉。
1試劑和儀器
試劑:濃氨水、氫氧化鈉固體、酚酞溶液、水。儀器:試管兩支、試管夾一個、單孔橡膠塞一個、雙孔橡膠塞一個、長導管兩根、彎曲導管一根、水槽一個、酒精燈一盞、干燥管一支、膠頭滴管一個、錐形瓶一只、細鐵絲。
2實驗步驟及現象
2.1實驗1:加熱濃氨水引發噴泉
(1)搭建如圖1所示的實驗裝置,取一支大試管,再尋找一個合適大小的單孔橡膠塞。(2)沿單孔橡膠塞的孔插入長導管,且使長導管一端穿出橡膠塞3cm。(3)向大試管中加少許濃氨水,并迅速用橡膠塞塞緊大試管口。(4)將試管置于酒精燈上并加熱至沸騰。(5)迅速倒置試管于滴加了少許酚酞的水槽中?,F象:迅速發生倒吸現象,形成紅色小噴泉,試管內充滿紅色溶液。
2.2實驗2:氫氧化鈉固體和濃氨水混合引發噴泉
(1)搭建如圖2所示的實驗裝置。(2)向小試管中加入少許氫氧化鈉固體,并用鑷子小心將試管放置于干燥管中的棉花球上(圖2-a)。(3)用膠頭滴管吸取一滴管濃氨水,將其插入橡膠塞的孔中,塞緊橡膠塞并使膠頭滴管前部伸入小試管中(圖2-b)。(4)擠壓膠頭滴管,使濃氨水與固體氫氧化鈉接觸。(5)輕輕晃動整個裝置。
3實驗注意事項
(1)在加熱濃氨水引發噴泉的實驗中,需要注意的是,濃氨水的量不宜過多,倒置后不能淹沒長導管口,否則產生的氨氣無法通過導管進入水槽并引發倒吸現象。(2)在氫氧化鈉固體和濃氨水混合引發噴泉的實驗中,向干燥管中放棉花是為了支撐小試管,保證干燥管與長導管中的氣體流通,也可以用小鐵絲圈代替。若氨氣大量產生后沒有立刻引起倒吸,可輕輕晃動裝置,或再次擠壓空的膠頭滴管,以促使倒吸現象的發生。
4實驗創新優點
(1)實驗綜合化。創新改進后的實驗裝置可以說是集制備氨氣及引發倒吸現象為一體,根本不需要提前制備并儲存氨氣,從而避免了因氨氣泄漏而導致實驗失敗的發生。(2)實驗微型化。實驗所用藥品微量,裝置簡單容易操作,產生現象迅速,效果明顯,適用于教師課堂演示實驗或學生的分組探究實驗。(3)實驗封閉化。氨氣是一種具有明顯刺激性氣味的氣體,當采用以上實驗裝置后,可以較好地將氣體密閉于體系內,不會使氣味逸出。(4)實驗探究化。經典的噴泉實驗雖然可反映出氨氣極易溶于水,且所得溶液呈堿性的特性,但卻不能以宏觀的現象展示NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-這兩個重要的可逆過程,且學生對此表示難以理解[3]。筆者設計濃氨水受熱分解產生氨氣,以及向氫氧化鈉固體中滴加濃氨水有氨氣逸出的實驗,可借此一步步引導學生探究并理解這兩個可逆過程,從而突破難點知識,為進一步學習化學平衡積累素材。
參考文獻
[1]宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書:化學必修1[M].第3版.北京:人民教育出版社,2007:97~99.
[2]王曉瑜,冉鳴.氨氣噴泉實驗的一體化設計[J].化學教學,2018(19):52~53.
[3]顧春燕.“噴泉”實驗教學功能的挖掘[J].化學教與學,2017(1):11~14.
作者:余秀娟 單位:上海市格致中學