氨气的制备及喷泉实验的改进研究

陈宜锐（湖南师范大学附属中学，湖南长沙410000）

氨气的制备及喷泉实验的改进研究

陈宜锐（湖南师范大学附属中学，湖南长沙410000）

当前进行的氨气制备和喷泉试验，使用的均是按照教材中的实验方法，但这种传统方法存在很多缺陷，难以达到最佳试验效果。因此，为了能够取得更好的学习效果，需要对氨气的制备和喷泉实验，实施必要的改进措施。

氨气；制备；喷泉试验；改进

1 引言

在学习氨气知识的过程中，喷泉实验是一项融物理和化学性质验证于一体的试验，能够生动形象地证明氨气极易溶于水，及其水溶液呈碱性等性质，因而也成为该部分的学习乐趣之一。但实际的实验过程，存在操作不便、气体不易收集、仪器组装困难等问题，因而需要进一步改进，以提高试验效率。

2 氨气的制备及喷泉实验

2.1 现行氨气实验室制法

在化学实验室进行氨气制取实验时，按照教材上的实验室制法，是采用氯化铵和消石灰固体混合加热，从而制备得到氨气。但是经过实际操作发现，使用该装置所制得的氨气湿度较大，不利于氨气喷泉实验，且多余氨气还容易逸散，从而污染大气环境，甚至会影响到学生的身体健康。

2.2 氨气的制备及喷泉实验现状

（1）氨气不可以久放，必须随用随制，明显增加了教师的工作量；在拔掉橡胶塞的过程中，难免会有气体泄漏，影响实验效果，污染环境，不符合绿色化学的理念，甚至造成环境污染，不利于学生的身体健康。

（2）由于喷泉实验需要事先进行氨气的收集和待用，需要花费很多时间进行准备工作，如果需要在课堂上进行自主的实验操作，需要耗费大量的时间，却未必能够取得预期的学习效果。

3 氨气的制备及喷泉实验的改进

为了加强我们学生的课堂实验操作能力，提高实际的学习效益，可以对氨气制备和喷泉实验进行以下改进。

3.1 实验仪器及试剂

（1）仪器：反口塞（19#）、圆底烧瓶（19#，250mL）、长针头（16#，内径1.25～，长25cm）、橡胶管、止水夹、一次性注射器（2mL）。

（2）试剂：氨气、酚酞。

3.2 改进实验操作要点

3.2.1 操作改进

（1）将圆底烧瓶、橡胶塞、尖嘴管、导气管、三通活塞及胶头滴管连接，并检查装置气密性；

（2）向锥形瓶中依次加人适量固体NaOH和浓氨水，迅速将步骤1中连好的装置与锥形瓶连接，调节三通活塞，使锥形瓶与圆底烧瓶气流相通。锥形瓶中固体NaOH溶于水放热，使氨气在水中溶解度减小，而且溶于水的NaOH会电离出氢氧根离子，体系中氢氧根离子浓度增大会破坏氨水的电离平衡，从而使氨气逸出至圆底烧瓶中；

（3）待反应进行一段时间，圆底烧瓶收集足量氨气后，调节三通活塞，使锥形瓶与大气相通；

（4）轻轻挤压胶头滴管，使滴有酚酞的水进入烧瓶，瓶中氨气迅速溶于水，烧瓶内压强骤减，尖嘴管将锥形瓶中溶液倒吸入烧瓶，从而形成美丽的红色喷泉。

3.2.2 装置改进

（1）氨气制备。将预先准备好的1g氯化铵和1.5g氢氧化钙固体药品，放置于研钵中进行充分的研磨混匀，然后将其装入试管，使用一小团脱脂棉，放在试管口处，再用1号胶塞将试管口塞紧。另取盛有1/3体积水的250mL支管圆底烧瓶，使用带胶塞的试管，将其插入支管圆底烧瓶中，最后在支管上套一个约25cm长度的胶管2，即可进行氨气的水浴加热制取试验。

图1 改进的氨气制备装置

（2）喷泉实验。采用250mL的短颈烧瓶，配以合适的玻璃导管与5mL注射器的胶塞，导管的下端应当连有胶管3。在收集氨气的过程中，使用短玻管将胶管1和胶管3连通起来，等到烧瓶中充满氨气时，再将胶管1、3分开，并将胶管1伸入盛有水的烧杯中，以吸收多余氨气，同时用止水夹将胶管3夹住，迅速将带有玻管和注射器的胶塞，塞紧瓶口。做喷泉实验中，打开止水夹，然后由注射器向烧瓶中射入约1mL的水。由于氨气在水中溶解度极大，烧瓶内的压强会骤减，水就会被倒吸入烧瓶中，从而形成喷泉现象。

图2 改进的喷泉实验装置

3.3 实验步骤

（1）长针头的准备：将一段20cm长的橡胶管套在长针头的底座上待用。

（2）制取氨气：提前制取5烧瓶氨气，用反口塞塞紧瓶口，待用。

（3）具体操作：取一烧瓶氨气，将长针头直接扎人反口塞中，同时将针头上端调节到合适高度；然后，再用装有1mL左右水的注射器向圆底烧瓶内注水，引发喷泉实验。可以出现强劲的喷射效果，最终烧瓶中几乎完全充满水。

（4）后续跟踪实验：每隔一周取一烧瓶氨气用上述方法进行喷泉实验，发现氨气放置4周后，喷泉效果仍然十分强劲。若采用磨口的烧瓶或者配套的盐水瓶密封效果会更好，气体保存时间可以更长。

4 氨气的制备及喷泉实验改进的意义

4.1 密封效果好，实用性强

气体收集完毕直接用反口塞密封，密封性能好。氨气可以一次性制好，随用随拿，从而为学生减少实验前的准备工作。演示时，氨气不会溢出造成环境污染，因而能够避免氨气溢出对身体健康造成的不良影响。

4.2 喷泉时间可控，学习效果更好

原有实验装置中玻璃导管内径大，喷泉瞬间引发，在操作学习过程中，往往还未来得及做出反应，实验就已经结束了。而采用本装置，喷泉时间可延长至90s之久，因而我们可以有充分的时间，对喷泉现象进行观察，从而保证实验效果，并取得良好的学习效益。

4.3 可操作性强，适用范围广

本装置无需打孔，实验过程简单，对操作者要求不高，所以也适用于我们学生开展分组实验；还可以根据具体实验需要，选用不同规格的瓶子和长针头来进行各种常规和微型实验。该装置还可用于氯化氢、二氧化硫等负压喷泉实验。

5 结语

通过以上改进措施，真正将氨气制备与喷泉试验合二为一，具有良好的连贯性，且该实验装置所需要使用的仪器较少，安装和操作也相对简便安全，实验现象明显，能够有效节省实验的准备时间，从而提高学生的课堂实验操作效率，提高学习质量与效率。

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G634.8

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2095-2066（2016）32-0257-02

2016-10-18