適合學生動手的“一體化”氨氣噴泉實驗研究

潘祥泰 黃清輝

摘要：氨氣噴泉實驗是高一學生最感興趣的一個實驗，教師在教學中因為該實驗出現的不足而只做演示實驗。通過查閱文獻等方法來研究該實驗，利用易得的器材自制了“一體化”氨氣噴泉實驗裝置，用于學生課堂實驗，可以滿足學生的實驗要求。

關鍵詞：氨氣制取;噴泉實驗;學生課堂實驗;一體化設計

文章編號：1008-0546（2019）03-0092-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.030

一、研究背景

氨氣噴泉實驗是高一學生最感興趣的一個實驗。傳統的氨氣噴泉實驗，是先收集一瓶氨氣，然后，按要求連接儀器，滴人一滴管水來引發噴泉。存在以下問題：

1.在收集氨氣和連接儀器時都會有氨氣逸出，污染空氣。

2.常常會因為保存不善使氨氣逸散而導致實驗失敗。

3.老師為了確保實驗成功，一般藥品用量就多，花費時間也多。

能否把氨氣的制取、收集和噴泉的實驗裝置連接成一體，減少氨氣的逸出，同時操作可以簡單易于進行，成功率高，并可以用于學生的課堂實驗。

二、文獻研究

通過知網檢索文獻，發現有幾個氨氣噴泉實驗的創新設計。

特別是把氣體的制取、收集與噴泉實驗的裝置連成一個整體的實驗創新設計。

這些改進的共同點都是利用濃氨水和NaOH固體來制取氨氣。通過實驗研究發現：①不加熱，產生氨氣較多;②都可以現場制取氨氣，然后做噴泉實驗，成功率較高;③容器大，演示效果很好。但缺點是：①用到的儀器較多，組裝較復雜，藥品使用量較大;②NaOH固體顆粒較小，用藥匙取用不便，易撒到實驗桌上;③反應較快，容易出現噴沸等危險，因此，都不宜用來進行學生分組實驗。

通過認真研究，遵循實驗的原理，對氨的制取和噴泉實驗進行整合設計研究，自制了一套可以供學生課堂實驗使用的“一體化”氨氣噴泉實驗裝置，得到了令人滿意的實驗效果。

三、實驗器材

1.U型試管（40mL）、5mL注射器A、2mL注射器B、橡膠塞2個，玻璃管、燒杯1個、乳膠管、鑷子1把、醫用三通閥1個。

2.藥品：濃氨水、氫氧化鈉固體、酚酞試液、水。

四、實驗創新點

1.把氨氣的制取、收集和噴泉實驗連接成一個整體，不用預先收集氨氣;整個裝置氣密性好、避免了氨氣對環境的污染。

2.制備原料都是實驗室常用的，價格便宜，還合理利用了一些廢棄物。

3.操作簡單，成功率高;節約時間和藥品，整個實驗可在3-5分鐘完成;實現了實驗的微型化。

4.把氫氧化鈉固體壓制成藥片，既便于取用，又減慢了反應速度，避免了反應過快而發生噴沸等危險現象。

5.可以用于學生的活動與探究實驗。

五、實驗原理

濃氨水具有揮發性，加入氫氧化鈉固體后，由于氫氧化鈉吸收了濃氨水中的水，增大了體系中氫氧根離子的濃度，促進氨水的平衡向生成氨氣方向移動，同時氫氧化鈉溶于水放出了熱量，加速了濃氨水的揮發，迅速放出氨氣。

氨氣極易溶于水。將注射器中水擠人u型管，氨氣溶于水，管內壓強迅速減小。大氣壓將小燒杯中水壓人u型管，形成美麗的噴泉。

六、實驗操作和現象

1.氫氧化鈉藥片

由于氫氧化鈉固體顆粒較小，用藥匙取用不便，易灑到實驗桌上;氫氧化鈉溶于濃氨水時反應較快，容易出現噴沸等危險，因此，把氫氧化鈉固體壓制成氫氧化鈉藥片（圖2），這樣實驗時只要用鑷子取一片藥片就可以了，同時也稍微減慢了反應速度，使實驗更加安全。

3.買驗操作

（1）如圖組裝好儀器，旋轉三通閥使u型試管只與小燒杯形成通路，檢查氣密性。（通過注射器A往u型管中注入空氣，如果小燒杯中有氣泡產生，證明氣密性良好）。

（2）在U型試管左邊支管中加入1粒自制的NaOH固體藥片（約0.3g）。注射器A吸取2mL濃氨水，注射器B吸取lmL水，燒杯中加50mL水再加入幾滴酚酞試液，組裝好儀器。

（3）用注射器A往u型試管中注入約1-2mL濃氨水，當濃氨水遇到氫氧化鈉固體時，立即產生氣泡;當看到小燒杯中溶液表面變得微紅，說明U型管已經收集滿氨氣。

（4）旋轉三通閥，使u型試管只與注射器B形成通路，用注射器B往u型管中注入lmL水;立即旋轉活塞，使u型試管只與小燒杯形成通路，可以看到立即產生迅猛紅色噴泉，幾乎噴滿整個u型試管。

七、實驗注意事項

1.事先用氫氧化鈉固體制成0.3g或0.6g的藥片。

2.所加入藥片的質量和濃氨水的體積，需根據u型管的大小來調節。

3.實驗前u型試管盡量保持干燥，試管內空氣需排盡。如果是不干燥的，氫氧化鈉固體藥片用0.6g的，濃氨水2mL，反應將久一點，以保證獲得充足的氨氣。

4.2mL的氨水應分次注入，先注入1mL，看藥片的溶解程度，再考慮是否注入，避免大量氨氣外逸，污染教學環境。