銨態(tài)氮肥鑒別實(shí)驗(yàn)的探究和討論

章昊　沈正斌

摘要：人教版九年級(jí)教材介紹了銨態(tài)氮肥鑒別的具體實(shí)驗(yàn)方案，但是學(xué)生在作業(yè)和考試中總寫(xiě)出不同于教材的實(shí)驗(yàn)方案，而這些方案是否真的符合客觀事實(shí)有待考究。所以，作者組織學(xué)生通過(guò)一系列的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)探究和拓展銨態(tài)氮肥的鑒別，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是和科學(xué)創(chuàng)新的精神。

關(guān)鍵詞：銨態(tài)氮肥鑒別;對(duì)比實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)探究;科學(xué)素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）01-0087-02中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.027

一、問(wèn)題的提出

人教版九年級(jí)化學(xué)第十一單元課題二“化肥的簡(jiǎn)易鑒別”探究實(shí)驗(yàn)中，介紹了銨態(tài)氮肥鑒別的具體方案，即取少量化肥于研缽中，分別加入少量熟石灰粉末，混合研磨，若能聞到氨味的是銨態(tài)氮肥，反之則不是。同時(shí)，教材下的備注也從原理上揭示了銨鹽能與堿反應(yīng)，放出氨氣，據(jù)此檢驗(yàn)銨態(tài)氮肥 [1]。但是，筆者在平時(shí)批改作業(yè)和閱卷的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生鑒別銨態(tài)氮肥時(shí)雖然抓住了反應(yīng)的本質(zhì)NH+4+OH-■H2O+NH3↑，卻設(shè)計(jì)出形式多樣的實(shí)驗(yàn)方案，如取少量化肥于試管中配成溶液，與氫氧化鈣溶液混合，若有氣泡產(chǎn)生/聞到刺激性氣味的是銨態(tài)氮肥，反之則不是;取少量化肥于研缽中，加入少量NaOH固體，混合研磨，若產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的pH試紙/濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則該化肥是銨態(tài)氮肥，反之則不是。這樣的答案讓閱卷教師很為難，因?yàn)樗m然符合原理，可是又不知道是否符合客觀事實(shí)，我查閱相關(guān)教參和中國(guó)知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù)，也沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。因此，針對(duì)這個(gè)困惑，我讓寫(xiě)出不同答案的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，自主探究，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，做了一系列的銨態(tài)氮肥鑒別實(shí)驗(yàn)，以供各位同行參考。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)儀器及藥品：研缽，研杵，試管/托弗管，酒精燈，試管夾，藥匙，電子天平，NH4Cl固體，KCl固體，Ca（OH）2固體，NaOH固體，Na2CO3固體，K2CO3固體，蒸餾水，pH試紙，紅色石蕊試紙。

三、實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象

1.實(shí)驗(yàn)1

（1）分別取1g NH4Cl固體和1g KCl固體于研缽中，加入1g熟石灰粉末/NaOH固體混合研磨，5分鐘后將濕潤(rùn)的pH試紙/濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在研缽上方，觀察現(xiàn)象。

含有NH4Cl固體的研缽中可以聞到明顯的氨味，同時(shí)濕潤(rùn)的pH試紙/濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙立即變藍(lán)甚至變成黑色;有KCl固體的研缽中則沒(méi)有明顯的現(xiàn)象。

（2）分別取1g NH4Cl固體于兩個(gè)研缽中，一個(gè)研缽中加入1g熟石灰粉末混合研磨，而另一個(gè)研缽中只加熟石灰粉末混合，卻不研磨。每隔15分鐘將濕潤(rùn)的pH試紙放在研缽上方，觀察現(xiàn)象。

混合且研磨的研缽中，可以聞到明顯的氨味，同時(shí)，濕潤(rùn)的pH試紙立即變藍(lán)（見(jiàn)圖1）;只混合不研磨的研缽中，整個(gè)過(guò)程幾乎聞不到氨味，2小時(shí)后濕潤(rùn)的pH試紙才開(kāi)始略微變色（見(jiàn)圖2）。

2.實(shí)驗(yàn)2

用電子天平稱(chēng)取3.72g NH4Cl固體、3.4g KCl固體、0.017g Ca（OH）2固體和9.1g NaOH固體，分別充分溶于10mL蒸餾水中配成飽和溶液。

（1）各取2mL NH4Cl和KCl飽和溶液于托弗管中，分別加入2mL飽和Ca（OH）2溶液/飽和NaOH溶液，充分混合，將濕潤(rùn)的pH試紙放在管口，觀察現(xiàn)象。

飽和NH4Cl溶液+飽和NaOH溶液的托弗管中沒(méi)有聞到明顯的氨味，也沒(méi)有看到明顯的氣泡（見(jiàn)圖6），幾分鐘后，管口濕潤(rùn)的pH試紙變藍(lán)（見(jiàn)圖3）。十幾分鐘后，飽和NH4Cl溶液+飽和Ca（OH）2溶液的管口可以看到濕潤(rùn)的pH試紙開(kāi)始變藍(lán)（見(jiàn)圖4）;有KCl飽和溶液的托弗管沒(méi)有明顯的現(xiàn)象（見(jiàn)圖5）。

（2）各取2mL飽和NH4Cl和KCl溶液于托弗管中，分別加入2mL飽和Ca（OH）2溶液/飽和NaOH溶液，充分混合，加熱，將濕潤(rùn)的pH試紙放在管口，觀察現(xiàn)象。

飽和NH4Cl溶液+飽和NaOH溶液的托弗管中沒(méi)有聞到明顯的氨味，濕潤(rùn)的pH試紙立即變藍(lán)。飽和NH4Cl溶液+飽和Ca（OH）2溶液的管口幾分鐘后才開(kāi)始變藍(lán);有KCl飽和溶液的托弗管沒(méi)有明顯的現(xiàn)象。

（3） 將上述配制好的飽和NH4Cl、KCl、Ca（OH）2、NaOH溶液分別稀釋10倍、20倍、30倍。然后將對(duì)應(yīng)稀釋的NH4Cl溶液分別和Ca（OH）2、NaOH溶液混合，將對(duì)應(yīng)稀釋的KCl溶液和Ca（OH）2、NaOH溶液混合，將濕潤(rùn)的pH試紙放在管口，觀察現(xiàn)象。

有NH4Cl溶液的托弗管中沒(méi)有聞到明顯的氨味，10倍稀釋的NaOH溶液的管口濕潤(rùn)的pH試紙逐漸變藍(lán)，20倍和30倍稀釋的NaOH溶液和Ca（OH）2溶液的管口均沒(méi)有明顯現(xiàn)象;有KCl飽和溶液的托弗管沒(méi)有明顯的現(xiàn)象。

（4）各取2mL飽和NH4Cl和KCl溶液于托弗管中，分別加入2mL飽和Na2CO3溶液/飽和K2CO3溶液，充分混合，將濕潤(rùn)的pH試紙放在管口，觀察現(xiàn)象。

含有飽和NH4Cl溶液的托弗管中沒(méi)有聞到明顯的氨味，也沒(méi)有看到明顯的氣泡，但是，幾分鐘后，管口濕潤(rùn)的pH試紙變藍(lán);含有KCl飽和溶液的托弗管沒(méi)有明顯的現(xiàn)象。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)1（1）和實(shí)驗(yàn)2（1）的對(duì)比，可以明顯看出，教材中提出的固相研磨方案要優(yōu)于學(xué)生提出的液相混合方案，因?yàn)楣滔嘌心サ牟僮鞲?jiǎn)便，現(xiàn)象更明顯。

（2）通過(guò)1（2）的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以看出固相研磨方案中研磨的操作必不可少。銨態(tài)氮肥和堿的混合雖然是一個(gè)自發(fā)的反應(yīng)，但是反應(yīng)速度太慢。研磨過(guò)程增大了反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更快更充分。

（3）雖然銨鹽溶液和堿溶液混合產(chǎn)生氨氣，但是，通過(guò)實(shí)驗(yàn)2可以發(fā)現(xiàn)，液相混合的過(guò)程中并沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，也很難聞到刺激性的氨味。主要有兩個(gè)原因：首先，各物質(zhì)的溶解度限制了它們的濃度，尤其是Ca（OH）2溶液常溫下溶解度僅為0.17g，解離出的離子濃度很小。另外，氨氣極易溶于水，在常溫下，氨氣的溶解度為700，產(chǎn)生的氨氣又溶于水，因此看不到氣泡。

（4） 從實(shí)驗(yàn)2（1）和2（2）都可以看出：NH4Cl溶液+NaOH溶液的反應(yīng)要比NH4Cl溶液+Ca（OH）2溶液的反應(yīng)現(xiàn)象明顯的多。主要是因?yàn)橄嗤瑮l件下，Ca（OH）2微溶，溶解度較小，即使是飽和狀態(tài)解離出的離子濃度仍然很小，而NaOH溶解度很大，且完全解離，所以現(xiàn)象更加明顯。

（5） 通過(guò)實(shí)驗(yàn)2（1）和2（2）的對(duì)比同樣可以看出：加熱可以顯著加快化學(xué)反應(yīng)速度，因?yàn)樯邷囟瓤梢蕴岣吒魑镔|(zhì)微粒的能量，使得有效碰撞次數(shù)增多，活化分子數(shù)目增多，從而加快化學(xué)反應(yīng)速度 [2]。

（6）通過(guò)實(shí)驗(yàn)2（1）和2（3）的一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出：濃度在液相鑒別銨態(tài)氮肥時(shí)的重要性。濃度越大，現(xiàn)象越明顯，而濃度很小時(shí)，幾乎沒(méi)有現(xiàn)象。這是因?yàn)镹H+4和OH-可以少量共存。

（7）實(shí)驗(yàn)2（4）拓展了教材的內(nèi)容，說(shuō)明鑒別銨態(tài)氮肥不是只有堿，堿性的鹽也可以，如Na2CO3/K2CO3，而且現(xiàn)象很明顯。這是因?yàn)镃O2-3 逐步水解產(chǎn)生OH-，CO2-3 +H2O■HCO-3+OH-，HCO-3+H2O■H2CO3+OH-，因此和NH+4無(wú)法大量共存，生成能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙/濕潤(rùn)的pH試紙變藍(lán)的氣體。

綜上所述：鑒別銨態(tài)氮肥的實(shí)驗(yàn)方案可以是：

（1）取少量樣品于研缽中，分別加入少量熟石灰粉末/NaOH固體/Na2CO3固體/K2CO3固體，混合研磨，若能聞到氨味的是銨態(tài)氮肥，反之則不是;若能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙或濕潤(rùn)的pH試紙變藍(lán)的氣體是銨態(tài)氮肥，反之則不是。

（2）取少量樣品/樣品溶液于試管中，分別加入濃NaOH溶液/濃Na2CO3溶液/濃K2CO3溶液，加熱，若能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙或濕潤(rùn)的pH試紙變藍(lán)的氣體是銨態(tài)氮肥，反之則不是。

五、結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)教育家戴安邦先生曾說(shuō)：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是全面化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式?！睂W(xué)生在掌握化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的基礎(chǔ)上，提出和教材不同的實(shí)驗(yàn)方案，這恰好是教學(xué)中“生成性”問(wèn)題的源泉，是極好的教學(xué)素材。教師應(yīng)該抓住時(shí)機(jī)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新意識(shí)的科學(xué)素養(yǎng) [3]。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受科學(xué)探究，讓實(shí)驗(yàn)“開(kāi)口說(shuō)話”，最終獲取真知。

參考文獻(xiàn)

[1] 王晶，鄭長(zhǎng)龍主編.義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)下冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2016

[2] 傅獻(xiàn)彩.物理化學(xué)（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2005

[3] 楊劍春，徐春蕓.初中化學(xué)興趣實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)[J].化學(xué)教與學(xué)，2013（5）：5-7