——關於氨氣的噴泉實驗改進探究
武漢市金銀湖中學 汪建軍
問題的提出:
氨氣噴泉實驗是個很好驗證氨氣在常溫情況下極容易溶於水並且還兼有證明它的水溶液呈堿性的非常精彩的實驗。學生都覺得這個實驗很有趣,很新奇。每次出現美麗的噴泉現象時,學生特別好奇,驚訝,它很好地激發了學生的學習興趣和熱情,進而喚起了探索新的知識的欲望。但是在原有實驗過程中,需要先另外收集氨氣,過程很復雜,而且收集的氨氣由於混有空氣純度不是很高,往往噴泉很快會停止,最後液體並不能充滿整個燒瓶,而且在制取氨氣過程中還會汙染環境,實驗成功率也不高。
基於壹般實驗效果不是特別理想,我在教學實踐過程中嘗試性的探索改進的方案,終於尋找到了壹種實驗現象很明顯,而且可操作性強的氨氣噴泉實驗改進的新的方法。現在表述如下。
探究原理:
利用濃氨水的較強的揮發性,在濃氨水裏面加入NaOH固體,NaOH固體溶解於濃氨水中並且釋放出大量熱量,加劇了濃氨水的揮發,快速放出氨氣。
探究器材與藥品:
塑料水瓶(礦泉水瓶or可樂瓶)、小號試管、橡皮筋、短玻璃導管、尖嘴玻璃管、橡膠管、燒瓶、橡皮塞(雙孔兩個);濃氨水、10%酚酞溶液、NaOH固體、水。
探究過程及現象:
1、將小試管用橡皮筋固定在尖嘴玻璃管上,塑料瓶裏加入適量10%酚酞溶液,振蕩。2、按上圖壹組裝好實驗裝置,兩手緊握燒瓶圓球部檢查裝置的氣密性。3、加適量的濃氨水、NaOH固體於小試管裏,快速伸入燒瓶裏面,重新安裝好裝置,觀察現象。可以看到小試管裏有氣泡冒出,燒瓶裏空氣由D處橡膠管排出,燒瓶裏空氣排完,D處再用夾子夾住,多余的氨氣會由尖嘴導管排入塑料瓶裏,溶解於中水後就可觀察到瓶中酚酞溶液變成紅色。4、反應完成後,用食指按住瓶塞上的短玻璃管C處,另壹只手擠壓塑料瓶,使少量的水進入燒瓶,即可形成美麗的噴泉。通過堵住C處的手指的控制,可以調節塑料瓶中的進氣量,使之產生壹定的負壓,這樣就可以控制
噴泉的大小以及延長噴泉持續的時間長短,突出了實驗的現象。在實驗過程中,加入氫氧化鈉固體和濃氨水時動作要快,並且要迅速放進燒瓶中,塞緊。如果壹個人太慢,可以找壹個學生協助,收集氨氣過程可以用濕潤的酚酞試紙在D處驗滿,但實際上試紙剛變色時出來的的氨氣中還夾雜有空氣,這時如果就判定氨氣已經收集滿了,其實不妥。這時最好在D處加壹個帶橡膠管的漏鬥倒懸於壹個裝有水的燒杯上,讓燒瓶充分收集氨氣,同時可以減少氨氣對空氣的汙染。 探究結果及分析:
把氨氣的收集和噴泉實驗的裝置連成了壹個整體,不需要事先收集氨氣,操作簡便、容易進行,實驗成功率很高。可以節約時間和藥品,整個實驗可在十分鐘以內完成;藥品用量很少,實驗還可以向微型化方向發展。噴泉可以隨意控制,延長持續時間、突出了實驗現象。在進行化學實驗時,所加藥品的量需要根據燒瓶的大小適當加以調節。藥品加入要快速,避免生成的氨氣大量外逸,汙染環境。 探究結果反思:
本次改進的設計雖然是對實驗的壹種創新,但仍未離開發生噴泉的基本原理:使燒瓶內外形成壓差,將塑料瓶中的水壓入燒瓶之中。本實驗運用了物理的知識解決化學問題,可以把握住現象的實質原因,還可以由特殊的化學現象抽象出壹般性的規律。