氨氣的噴泉實驗的一體化改進

張慧　賈文英

摘要：氨氣的噴泉實驗驗證了氨氣極易溶于水，水溶液顯堿性的性質，是高中化學實驗中較新穎有趣的實驗，而氨氣的實驗室制法也是高中化學的重點實驗之一。本文將氨氣的制備、性質檢驗合并于一個實驗中，并將干燥、驗滿、防倒吸裝置和尾氣處理等氨氣的常考實驗細節一并設計入裝置內，形成一整套完整裝置，課堂使用時集成度高，可以節約時間；操作簡便，可以反復使用；半封閉狀態，幾乎無氨氣逸出，綠色環保。

關鍵詞：氨氣；噴泉；制備；改進；一體化

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）02-0078

人教版《高中化學（必修1）》中設計了氨氣的噴泉實驗（如圖1所示），在干燥的圓底燒瓶里充滿氨，用帶有玻璃管和滴管（滴管里面預先吸入水）的塞子塞緊瓶口。倒置燒瓶，使玻璃管插入盛有水的燒杯（預先在水里滴入少量酚酞溶液）。輕輕擠壓滴管，使少量水進入燒瓶。再打開下方止水夾，形成紅色的噴泉！

該實驗構思巧妙，現象新奇有趣，能吸引學生的注意，極大地激起學生的好奇心和學習熱情！但是該實驗也有一些值得改進之處：

1. 氨氣的制備問題

筆者以“你最常用的氨氣的制備方法”為題，與本市20位高中化學教師進行了交流訪談，并做了相應記錄。統計后，筆者發現：教師最常用的氨氣的制備方法是加熱濃氨水快速制備氨氣。具體方法如下：在一個干燥的圓底燒瓶內滴入幾滴濃氨水，用橡皮塞輕輕塞住瓶口，在酒精燈的火焰上加熱，當瓶口的塞子崩開時，氨氣即集滿，立即按圖1組裝裝置進行實驗。

筆者認為：此法制備氨氣沒有按照教材中的氨氣實驗室制法進行氨氣的制備且驗滿方式不規范。在加熱濃氨水后，燒瓶內部也不再是干燥的。氨氣有毒，逸出會染空氣，不符合綠色環保理念，更會刺激實驗者的眼、口、鼻，引起短暫不適。

2. 實驗裝置不能重復利用。每做一次實驗就需更換一個干燥的圓底燒瓶；反復拆裝實驗裝置十分不便，帶尖嘴的長導管易受損。

一、實驗改進目的

將噴泉實驗的裝置固定化，流程規范化，操作簡單化，使之成為標準化、集成化的一套完整的實驗裝置。

二、實驗儀器及試劑

1. 儀器

試管、球形干燥管、圓底燒瓶、漏斗、三通導管、注射器、燒杯、鐵架臺、酒精燈、導管和止水夾若干

2. 試劑

氯化銨固體、氫氧化鈣固體、堿石灰、酚酞試液、蒸餾水、紅色石蕊試紙。

三、實驗裝置

按圖2組成裝置。其中，試管內加入已混合均勻的氫氧化鈉固體和氯化銨固體；球形干燥管內裝入堿石灰；注射器內吸入少量蒸餾水；燒杯中盛有蒸餾水。

四、實驗操作

1. 組裝儀器并檢驗氣密性。

2. 關閉K1、K4，打開K2、K3、K5；向大燒杯內滴入幾滴酚酞試液。

3. 點燃酒精燈，加熱試管內固體；在K5處用鑷子夾持一張濕潤的紅色石蕊試紙，待試紙變藍后，關閉K2、K3、K5，打開K1、K4后熄滅酒精燈。

4. 將注射器內的水擠入圓底燒瓶內，再打開K3，引發噴泉實驗。

5. 待噴泉實驗結束后，移開大燒杯后打開K5，將圓底燒瓶內的水排空。

6. 更換試管內的藥品，大燒杯內的蒸餾水，注射器內重新吸入蒸餾水，反復進行演示。

五、實驗裝置的創新點和優點

1. 創新點

（1）顛覆了圓底燒瓶必須干燥才能做噴泉實驗的傳統觀念

在教學過程中，教師會反復強調氨氣極易溶于水，而學生容易產生錯誤的觀點：只要有氨氣就不能有水，如果圓底燒瓶是濕潤的，肯定做不成噴泉實驗。雖然氨氣在水中的溶解度很大，但是依然存在氨氣的飽和溶液，即飽和氨水！也就是說，本實驗中可以反復使用的濕潤的圓底燒瓶中已經存在了飽和氨水，不會再吸收新制備出的氨氣！

（2）實驗操作簡單，裝置固定。只需打開和關閉相應止水夾，不需要拆裝儀器

整個實驗裝置組裝好之后，在進行實驗時，教師只需要通過打開和關閉相應止水夾，就可以控制氣流方向和水流方向。具體操作：制備氨氣時，關閉K1、K4，打開K2、K3、K5；進行噴泉實驗時，關閉K2、K3、K5，打開K1、K4，最后打開K3；排水時，打開K5即可。

（3）可重復性高。適時更換藥品即可反復地進行實驗

更換試管內的氯化銨和氫氧化鈣固體混合物，并連接固定好試管，即可馬上再次進行實驗。

（4）整個實驗過程中幾乎沒有氨氣外泄，安全環保

在裝置中添加了倒置的小漏斗，可以吸收裝置中多余的氨氣，避免使之排放到空氣中，污染空氣，引起實驗者的不適。

2. 優點

（1）裝置的集成度高，集氨氣的制備，干燥、驗滿，收集、性質檢驗及尾氣處理于一體

一體化的實驗設計，可以讓學生對氨氣的制備和性質有整體的感知，避免了學習是知識碎片化，有利于學生的有效學習。

（2）實驗方法標準化，嚴格按照教材中的氨氣制備方法和驗滿方法進行

氨氣的實驗室制法和驗滿方法是高中化學必修一當中的重要知識，也是考查的重點。本實驗采用教材中的制備方法，避免了知識的混亂；整合了驗滿的方法，現象明顯，可以給學生留下深刻的印象。

（3）有助于學生認識防倒吸裝置，加深綠色環保的科學理念

在教學中教師刻意強調氨氣在水中的溶解度很大，極易發生倒吸，學生會以為氨氣的倒吸是很可怕的，會產生畏難情緒，害怕爆炸。筆者在裝置中整合了防倒吸裝置，實驗過程中，學生可以很明顯地觀察到小漏斗在水面上下浮動，并不會倒吸到整個裝置中，確立了對氨氣性質的客觀認知，同時對化學實驗的綠色環保理念起到了應有的強調作用。

六、結束語

化學實驗是學生認識化學物質、了解化學性質和化學反應的重要途徑。本實驗的改進裝置現象明顯、設計巧妙、思維縝密、完整流暢，體現了實驗探究與創新意識，弘揚了科學精神與社會責任，為培養學生的化學核心素養貢獻一份力量。

參考文獻：

[1] 課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書化學必修1[A].（第3版）.北京：人民教育出版社，2007.

[2] 華文清.氨的噴泉實驗創新設計[J].化學教育，2007（9）.

[3] 劉新文，王 燦，葉佩玉.噴泉實驗裝置的改進[J].化學教學，2010（10）.

[4] 馬云云.對氨噴泉實驗裝置的改進[J].中國現代教育裝備，2015（7）.

[5] 王曼麗，潘伯銀，趙 錕.噴泉實驗裝置的改進設計[J].實驗教學與儀器，2013（1）.

（作者單位：山西省太原市第十九中學校 030012）