氨氣的制備及噴泉實驗的改進研究

陳宜銳（湖南師范大學附屬中學，湖南長沙410000）

氨氣的制備及噴泉實驗的改進研究

陳宜銳（湖南師范大學附屬中學，湖南長沙410000）

當前進行的氨氣制備和噴泉試驗，使用的均是按照教材中的實驗方法，但這種傳統方法存在很多缺陷，難以達到最佳試驗效果。因此，為了能夠取得更好的學習效果，需要對氨氣的制備和噴泉實驗，實施必要的改進措施。

氨氣；制備；噴泉試驗；改進

1 引言

在學習氨氣知識的過程中，噴泉實驗是一項融物理和化學性質驗證于一體的試驗，能夠生動形象地證明氨氣極易溶于水，及其水溶液呈堿性等性質，因而也成為該部分的學習樂趣之一。但實際的實驗過程，存在操作不便、氣體不易收集、儀器組裝困難等問題，因而需要進一步改進，以提高試驗效率。

2 氨氣的制備及噴泉實驗

2.1 現行氨氣實驗室制法

在化學實驗室進行氨氣制取實驗時，按照教材上的實驗室制法，是采用氯化銨和消石灰固體混合加熱，從而制備得到氨氣。但是經過實際操作發現，使用該裝置所制得的氨氣濕度較大，不利于氨氣噴泉實驗，且多余氨氣還容易逸散，從而污染大氣環境，甚至會影響到學生的身體健康。

2.2 氨氣的制備及噴泉實驗現狀

（1）氨氣不可以久放，必須隨用隨制，明顯增加了教師的工作量；在拔掉橡膠塞的過程中，難免會有氣體泄漏，影響實驗效果，污染環境，不符合綠色化學的理念，甚至造成環境污染，不利于學生的身體健康。

（2）由于噴泉實驗需要事先進行氨氣的收集和待用，需要花費很多時間進行準備工作，如果需要在課堂上進行自主的實驗操作，需要耗費大量的時間，卻未必能夠取得預期的學習效果。

3 氨氣的制備及噴泉實驗的改進

為了加強我們學生的課堂實驗操作能力，提高實際的學習效益，可以對氨氣制備和噴泉實驗進行以下改進。

3.1 實驗儀器及試劑

（1）儀器：反口塞（19#）、圓底燒瓶（19#，250mL）、長針頭（16#，內徑1.25～，長25cm）、橡膠管、止水夾、一次性注射器（2mL）。

（2）試劑：氨氣、酚酞。

3.2 改進實驗操作要點

3.2.1 操作改進

（1）將圓底燒瓶、橡膠塞、尖嘴管、導氣管、三通活塞及膠頭滴管連接，并檢查裝置氣密性；

（2）向錐形瓶中依次加人適量固體NaOH和濃氨水，迅速將步驟1中連好的裝置與錐形瓶連接，調節三通活塞，使錐形瓶與圓底燒瓶氣流相通。錐形瓶中固體NaOH溶于水放熱，使氨氣在水中溶解度減小，而且溶于水的NaOH會電離出氫氧根離子，體系中氫氧根離子濃度增大會破壞氨水的電離平衡，從而使氨氣逸出至圓底燒瓶中；

（3）待反應進行一段時間，圓底燒瓶收集足量氨氣后，調節三通活塞，使錐形瓶與大氣相通；

（4）輕輕擠壓膠頭滴管，使滴有酚酞的水進入燒瓶，瓶中氨氣迅速溶于水，燒瓶內壓強驟減，尖嘴管將錐形瓶中溶液倒吸入燒瓶，從而形成美麗的紅色噴泉。

3.2.2 裝置改進

（1）氨氣制備。將預先準備好的1g氯化銨和1.5g氫氧化鈣固體藥品，放置于研缽中進行充分的研磨混勻，然后將其裝入試管，使用一小團脫脂棉，放在試管口處，再用1號膠塞將試管口塞緊。另取盛有1/3體積水的250mL支管圓底燒瓶，使用帶膠塞的試管，將其插入支管圓底燒瓶中，最后在支管上套一個約25cm長度的膠管2，即可進行氨氣的水浴加熱制取試驗。

圖1 改進的氨氣制備裝置

（2）噴泉實驗。采用250mL的短頸燒瓶，配以合適的玻璃導管與5mL注射器的膠塞，導管的下端應當連有膠管3。在收集氨氣的過程中，使用短玻管將膠管1和膠管3連通起來，等到燒瓶中充滿氨氣時，再將膠管1、3分開，并將膠管1伸入盛有水的燒杯中，以吸收多余氨氣，同時用止水夾將膠管3夾住，迅速將帶有玻管和注射器的膠塞，塞緊瓶口。做噴泉實驗中，打開止水夾，然后由注射器向燒瓶中射入約1mL的水。由于氨氣在水中溶解度極大，燒瓶內的壓強會驟減，水就會被倒吸入燒瓶中，從而形成噴泉現象。

圖2 改進的噴泉實驗裝置

3.3 實驗步驟

（1）長針頭的準備：將一段20cm長的橡膠管套在長針頭的底座上待用。

（2）制取氨氣：提前制取5燒瓶氨氣，用反口塞塞緊瓶口，待用。

（3）具體操作：取一燒瓶氨氣，將長針頭直接扎人反口塞中，同時將針頭上端調節到合適高度；然后，再用裝有1mL左右水的注射器向圓底燒瓶內注水，引發噴泉實驗。可以出現強勁的噴射效果，最終燒瓶中幾乎完全充滿水。

（4）后續跟蹤實驗：每隔一周取一燒瓶氨氣用上述方法進行噴泉實驗，發現氨氣放置4周后，噴泉效果仍然十分強勁。若采用磨口的燒瓶或者配套的鹽水瓶密封效果會更好，氣體保存時間可以更長。

4 氨氣的制備及噴泉實驗改進的意義

4.1 密封效果好，實用性強

氣體收集完畢直接用反口塞密封，密封性能好。氨氣可以一次性制好，隨用隨拿，從而為學生減少實驗前的準備工作。演示時，氨氣不會溢出造成環境污染，因而能夠避免氨氣溢出對身體健康造成的不良影響。

4.2 噴泉時間可控，學習效果更好

原有實驗裝置中玻璃導管內徑大，噴泉瞬間引發，在操作學習過程中，往往還未來得及做出反應，實驗就已經結束了。而采用本裝置，噴泉時間可延長至90s之久，因而我們可以有充分的時間，對噴泉現象進行觀察，從而保證實驗效果，并取得良好的學習效益。

4.3 可操作性強，適用范圍廣

本裝置無需打孔，實驗過程簡單，對操作者要求不高，所以也適用于我們學生開展分組實驗；還可以根據具體實驗需要，選用不同規格的瓶子和長針頭來進行各種常規和微型實驗。該裝置還可用于氯化氫、二氧化硫等負壓噴泉實驗。

5 結語

通過以上改進措施，真正將氨氣制備與噴泉試驗合二為一，具有良好的連貫性，且該實驗裝置所需要使用的儀器較少，安裝和操作也相對簡便安全，實驗現象明顯，能夠有效節省實驗的準備時間，從而提高學生的課堂實驗操作效率，提高學習質量與效率。

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2095-2066（2016）32-0257-02

2016-10-18