氨的制备及喷泉实验的一体化设计

李晨晨　王世存

1设计缘由

普通高中课程标准实验教科书中明确规定：氨气的实验室制法是学生必做实验之一，氨气的喷泉实验是化学实验中的一个重要的性质实验。关于氨的实验室制法和喷泉实验，教材中的方法存在以下缺点。

（1）酒精灯直接加热Ca（OH）2和NH4Cl固体，反应后试管中容易形成块状物，难以洗涤干净。

（2）加热的试管口向下倾斜，即使不容易形成湿存水，但固体粉末下滑，易堵塞导管口，影响氨气的收集。

（3）用试管收集到的氨气会透过棉花散布到空气中，污染环境。

（4）演示喷泉实验时，实验要求氨气要充满，教材中用的是事先准备好的氨气，由于时间较长会造成氨气泄漏，并且学生没有亲眼看到氨气的制取过程，不利于学生实验知识的系统构建。

（5）采用玻璃管和胶头滴管的双口塞，增加了氨气的泄漏程度。

2设计过程

2.1仪器和药品的选择

酒精灯、15 cm×150 cm、20 cm×200 cm的试管各1支；5 mL带针头的注射器1支、铁架台、玻璃导管、试管夹、铁圈、干燥管、碱石灰、500 mL塑料瓶、烧杯、酚酞溶液、蒸馏水、热水、毛巾、量筒。

2.2实验装置的一体化设计

2.3实验步骤及现象

称取1 g NH4Cl和1.5 g Ca（OH）2固体药品在研钵中充分研磨后均匀混合。向烧杯中加入适当的水，滴入几滴酚酞，振荡。按图1所示连接好装置，其中塑料瓶成瘪扁状（无气体），小试管中装入混合均匀的Ca（OH）2和NH4Cl粉末。

（1）检查气密性。推动注射器活塞，向装置中鼓入空气，塑料瓶鼓起，拉出注射器活塞，塑料瓶恢复瘪扁状，证明气密性良好。

（2）用量筒量取10 mL蒸馏水加入到大试管中，点燃酒精灯对大试管进行加热，可以看到小试管中混合物剧烈反应，产生大量气泡。产生的气体通过干燥管干燥后进入塑料瓶中，可以看到倒立的塑料瓶很快鼓起来，直至塑料瓶完全鼓起后，关闭止气夹K，同时熄灭酒精灯。

（3）用浸有热水的毛巾包裹塑料瓶，塑料瓶内气体体积受热膨胀，导致氨气气体逸出，并且与烧杯中的水反应，使压力骤减，烧杯中的溶液受大气压力作用进入塑料瓶，形成“粉色喷泉”。

3设计评价

（1）因为反应发生的温度不需要太高，采用水浴加热的方法，避免了块状物的产生而造成的试管难以清洗的情况。

（2）水浴加热时装置竖直放置，消除了混合物下滑堵塞管口的现象，利于氨气的收集。

（3）采用塑料瓶收集氨气，阻止了刺激性气味的氨气排放到空气中，树立绿色化学思想和环境保护的意识。

（4）实验室制取氨气和喷泉实验同时进行，既让学生目睹了氨气的实验室制法和收集方法，又让学生见识了有趣的喷泉实验，增加了学生对化学学习的兴趣。

（5）用热毛巾代替胶头滴管。采用玻璃管和胶头滴管的双口塞，增加了氨气的泄漏程度。而采用单口塞，并用热毛巾代替胶头滴管，减少了氨气的泄漏程度。

（6）用塑料瓶代替烧瓶。塑料瓶简单易得，废物利用，经济环保。用塑料瓶收集氨气，注入水之后，软塑料瓶顿时变瘪，视觉效果好，学生很容易理解氨气极易溶于水且具有较大的溶解度的性质。

4注意事项

（1）如果实验时间不充足，可事先向大试管中加入10 mL热水，减少加热时间。

（2）注射器插入橡胶塞时，缓慢用力插入，避免注射器针头断裂。

（3）装入注射器的空气尽量充满，否则气密性检验不佳或者塑料瓶鼓起不明显。

（4）如果热毛巾不足以让塑料瓶中气体受热膨胀，可稍微挤压一下塑料瓶，使瓶内氨气进入水中。