氨與氯化氫反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

張?jiān)聣?/p>

摘要：氨與氯化氫反應(yīng)有助于了解氮的化合物的主要性質(zhì)及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。經(jīng)分析現(xiàn)有文獻(xiàn)，并在已有實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化和視覺化的改進(jìn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)在錐形瓶密閉環(huán)境中進(jìn)行，無刺鼻氣體選出;實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，便于全班學(xué)生觀察，優(yōu)化視覺體驗(yàn)，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：濃氨水;濃鹽酸;綠色化;視覺優(yōu)化

文章編號：1008-0546（2019）12-0093-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.029

在2017年版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，其中包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中起到了關(guān)鍵的作用。通過引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察以及對實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行推理來發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng);通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng);在實(shí)驗(yàn)的過程中體驗(yàn)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”。

氨與氯化氫反應(yīng)生成銨鹽，有助于學(xué)生了解氮的化合物的主要性質(zhì)及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。不同版本的教材對氨與氯化氫的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的設(shè)計(jì)，操作簡單，現(xiàn)象明顯，但存在一些不足之處。分析如下：（1）人教版高中必修《化學(xué)1》中，氨與氯化氫的實(shí)驗(yàn)4-28環(huán)境開放，濃鹽酸與濃氨水揮發(fā)出的氣體有刺鼻味，危害健康;該反應(yīng)在玻璃棒處進(jìn)行，不利于后排學(xué)生觀察。（2）在魯科版高中化學(xué)《化學(xué)1》的實(shí)驗(yàn)3-2-7中，兩個集氣瓶上下瓶口相對，兩個玻璃片蓋在瓶口，在將玻璃片抽出過程中，兩個瓶口不能一直對應(yīng)，并且上端集氣瓶容易滑落，損壞儀器，有二次傷害的可能。

目前，對氨與氯化氫的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)主要分為四類：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯化的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的改進(jìn)、將氨與氯化氫的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)與氨的實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合、將實(shí)驗(yàn)與分子運(yùn)動知識結(jié)合。以上改進(jìn)實(shí)驗(yàn)在操作過程中依然有刺鼻氣體漏出、藥品用量較多、不宜在課堂上展示，不符合綠色化學(xué)的5R原則，5R原則是指減量化、再利用、再循環(huán)、可再生、拒用。在對已有改進(jìn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再改進(jìn)，使學(xué)生視覺體驗(yàn)更加優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，實(shí)驗(yàn)過程更加符合綠色化、直觀化原則。

一、實(shí)驗(yàn)用品

儀器：不帶針頭的注射器4支（1mL）、錐形瓶3個（250mL）、雙孔橡皮塞2個、三孔橡皮塞1個、氣球3個、玻璃管3個

藥品：濃氨水、濃鹽酸

二、實(shí)驗(yàn)過程

（1）檢查裝置氣密性。

（2）將已抽取0.2mL濃氨水的注射器1號插入到錐形瓶1號，已抽取0.2mL濃鹽酸的注射器2號插人到錐形瓶2號，注完藥品之后，為保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境密閉，不將注射器拔下;并讓學(xué)生觸摸錐形瓶底部。課前抽取，是因?yàn)檠b有藥品的試劑瓶內(nèi)藥品較多，在課堂上抽取會揮發(fā)出大量氣體。因?yàn)闈獍彼c濃鹽酸的現(xiàn)象一樣，這里僅放濃鹽酸的前后對比照片。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見圖1、圖2：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：錐形瓶1、2號內(nèi)慢慢有白霧產(chǎn)生，氣球鼓起。

原因：濃鹽酸、濃氨水具有揮發(fā)性。

（3）將已抽取濃氨水0.2mL的注射器3號與已抽取濃鹽酸0.2mL的注射器4號插入到3號錐形瓶。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見圖3、圖4：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有成縷的白煙生成，氣球鼓起。

原因：雖然濃鹽酸與濃氨水沒有直接接觸，但兩者均具有揮發(fā)性，揮發(fā)的氨與氯化氫反應(yīng)，有白煙生成，驗(yàn)證了分子是不斷運(yùn)動的，從而將分子運(yùn)動從微觀轉(zhuǎn)化為宏觀現(xiàn)象，幫助學(xué)生鞏固舊知識。教師可以拿起錐形瓶在教室走動，也拉近了實(shí)驗(yàn)與學(xué)生之間的距離，便于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察，體現(xiàn)了進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)“走下去，請上來”的特點(diǎn)。

（4）讓學(xué)生觸摸瓶底。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：感受到瓶底微熱。

原因：氨與氯化氫發(fā)生反應(yīng)，放出熱量;氨與氯化氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

（5）靜置一會兒，觀察錐形瓶底部，有氯化銨固體生成。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見圖5：

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)減少刺激性氣體的揮發(fā)，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化原則。

（2）當(dāng)注射器向錐形瓶中注入藥品時(shí)，瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，氣球可防止橡皮塞沖出瓶口，導(dǎo)致漏氣，保證環(huán)境密閉。

（3）實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以拿起錐形瓶在教室走動，便于全班學(xué)生觀察，使學(xué)生視覺體驗(yàn)更加優(yōu)化。

（4）實(shí)驗(yàn)所用藥品各為0.2mL，在節(jié)約藥品的同時(shí)，也使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

（5）實(shí)驗(yàn)不僅體現(xiàn)了氨重要的化學(xué)性質(zhì)，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)分子運(yùn)動知識，而且感受到該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

（6）將濃鹽酸、濃氨水注入到錐形瓶中揮發(fā)的白霧現(xiàn)象與錐形瓶3、4號中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成對比，排除了它們揮發(fā)出白霧對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的干擾。

四、結(jié)語

對氨與氯化氫反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，所用的濃氨水與濃鹽酸各為0.2mL，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的定量性;所需實(shí)驗(yàn)儀器少，便于實(shí)驗(yàn)操作;在實(shí)驗(yàn)過程中，教師可將儀器拿起在教室走動，使學(xué)生的視覺體驗(yàn)更加優(yōu)化。