氨的制備及噴泉實(shí)驗(yàn)的一體化設(shè)計(jì)

李晨晨　王世存

1設(shè)計(jì)緣由

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書中明確規(guī)定：氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一，氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。關(guān)于氨的實(shí)驗(yàn)室制法和噴泉實(shí)驗(yàn)，教材中的方法存在以下缺點(diǎn)。

（1）酒精燈直接加熱Ca（OH）2和NH4Cl固體，反應(yīng)后試管中容易形成塊狀物，難以洗滌干凈。

（2）加熱的試管口向下傾斜，即使不容易形成濕存水，但固體粉末下滑，易堵塞導(dǎo)管口，影響氨氣的收集。

（3）用試管收集到的氨氣會(huì)透過棉花散布到空氣中，污染環(huán)境。

（4）演示噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)要求氨氣要充滿，教材中用的是事先準(zhǔn)備好的氨氣，由于時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)造成氨氣泄漏，并且學(xué)生沒有親眼看到氨氣的制取過程，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)的系統(tǒng)構(gòu)建。

（5）采用玻璃管和膠頭滴管的雙口塞，增加了氨氣的泄漏程度。

2設(shè)計(jì)過程

2.1儀器和藥品的選擇

酒精燈、15 cm×150 cm、20 cm×200 cm的試管各1支；5 mL帶針頭的注射器1支、鐵架臺(tái)、玻璃導(dǎo)管、試管夾、鐵圈、干燥管、堿石灰、500 mL塑料瓶、燒杯、酚酞溶液、蒸餾水、熱水、毛巾、量筒。

2.2實(shí)驗(yàn)裝置的一體化設(shè)計(jì)

2.3實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

稱取1 g NH4Cl和1.5 g Ca（OH）2固體藥品在研缽中充分研磨后均勻混合。向燒杯中加入適當(dāng)?shù)乃?，滴入幾滴酚酞，振蕩。按圖1所示連接好裝置，其中塑料瓶成癟扁狀（無氣體），小試管中裝入混合均勻的Ca（OH）2和NH4Cl粉末。

（1）檢查氣密性。推動(dòng)注射器活塞，向裝置中鼓入空氣，塑料瓶鼓起，拉出注射器活塞，塑料瓶恢復(fù)癟扁狀，證明氣密性良好。

（2）用量筒量取10 mL蒸餾水加入到大試管中，點(diǎn)燃酒精燈對(duì)大試管進(jìn)行加熱，可以看到小試管中混合物劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡。產(chǎn)生的氣體通過干燥管干燥后進(jìn)入塑料瓶中，可以看到倒立的塑料瓶很快鼓起來，直至塑料瓶完全鼓起后，關(guān)閉止氣夾K，同時(shí)熄滅酒精燈。

（3）用浸有熱水的毛巾包裹塑料瓶，塑料瓶?jī)?nèi)氣體體積受熱膨脹，導(dǎo)致氨氣氣體逸出，并且與燒杯中的水反應(yīng)，使壓力驟減，燒杯中的溶液受大氣壓力作用進(jìn)入塑料瓶，形成“粉色噴泉”。

3設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

（1）因?yàn)榉磻?yīng)發(fā)生的溫度不需要太高，采用水浴加熱的方法，避免了塊狀物的產(chǎn)生而造成的試管難以清洗的情況。

（2）水浴加熱時(shí)裝置豎直放置，消除了混合物下滑堵塞管口的現(xiàn)象，利于氨氣的收集。

（3）采用塑料瓶收集氨氣，阻止了刺激性氣味的氨氣排放到空氣中，樹立綠色化學(xué)思想和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。

（4）實(shí)驗(yàn)室制取氨氣和噴泉實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，既讓學(xué)生目睹了氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法和收集方法，又讓學(xué)生見識(shí)了有趣的噴泉實(shí)驗(yàn)，增加了學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

（5）用熱毛巾代替膠頭滴管。采用玻璃管和膠頭滴管的雙口塞，增加了氨氣的泄漏程度。而采用單口塞，并用熱毛巾代替膠頭滴管，減少了氨氣的泄漏程度。

（6）用塑料瓶代替燒瓶。塑料瓶簡(jiǎn)單易得，廢物利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。用塑料瓶收集氨氣，注入水之后，軟塑料瓶頓時(shí)變癟，視覺效果好，學(xué)生很容易理解氨氣極易溶于水且具有較大的溶解度的性質(zhì)。

4注意事項(xiàng)

（1）如果實(shí)驗(yàn)時(shí)間不充足，可事先向大試管中加入10 mL熱水，減少加熱時(shí)間。

（2）注射器插入橡膠塞時(shí)，緩慢用力插入，避免注射器針頭斷裂。

（3）裝入注射器的空氣盡量充滿，否則氣密性檢驗(yàn)不佳或者塑料瓶鼓起不明顯。

（4）如果熱毛巾不足以讓塑料瓶中氣體受熱膨脹，可稍微擠壓一下塑料瓶，使瓶?jī)?nèi)氨氣進(jìn)入水中。