氨气的喷泉实验的一体化改进

张慧　贾文英

摘要：氨气的喷泉实验验证了氨气极易溶于水，水溶液显碱性的性质，是高中化学实验中较新颖有趣的实验，而氨气的实验室制法也是高中化学的重点实验之一。本文将氨气的制备、性质检验合并于一个实验中，并将干燥、验满、防倒吸装置和尾气处理等氨气的常考实验细节一并设计入装置内，形成一整套完整装置，课堂使用时集成度高，可以节约时间；操作简便，可以反复使用；半封闭状态，几乎无氨气逸出，绿色环保。

关键词：氨气；喷泉；制备；改进；一体化

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）02-0078

人教版《高中化学（必修1）》中设计了氨气的喷泉实验（如图1所示），在干燥的圆底烧瓶里充满氨，用带有玻璃管和滴管（滴管里面预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶。再打开下方止水夹，形成红色的喷泉！

该实验构思巧妙，现象新奇有趣，能吸引学生的注意，极大地激起学生的好奇心和学习热情！但是该实验也有一些值得改进之处：

1. 氨气的制备问题

笔者以“你最常用的氨气的制备方法”为题，与本市20位高中化学教师进行了交流访谈，并做了相应记录。统计后，笔者发现：教师最常用的氨气的制备方法是加热浓氨水快速制备氨气。具体方法如下：在一个干燥的圆底烧瓶內滴入几滴浓氨水，用橡皮塞轻轻塞住瓶口，在酒精灯的火焰上加热，当瓶口的塞子崩开时，氨气即集满，立即按图1组装装置进行实验。

笔者认为：此法制备氨气没有按照教材中的氨气实验室制法进行氨气的制备且验满方式不规范。在加热浓氨水后，烧瓶内部也不再是干燥的。氨气有毒，逸出会染空气，不符合绿色环保理念，更会刺激实验者的眼、口、鼻，引起短暂不适。

2. 实验装置不能重复利用。每做一次实验就需更换一个干燥的圆底烧瓶；反复拆装实验装置十分不便，带尖嘴的长导管易受损。

一、实验改进目的

将喷泉实验的装置固定化，流程规范化，操作简单化，使之成为标准化、集成化的一套完整的实验装置。

二、实验仪器及试剂

1. 仪器

试管、球形干燥管、圆底烧瓶、漏斗、三通导管、注射器、烧杯、铁架台、酒精灯、导管和止水夹若干

2. 试剂

氯化铵固体、氢氧化钙固体、碱石灰、酚酞试液、蒸馏水、红色石蕊试纸。

三、实验装置

按图2组成装置。其中，试管内加入已混合均匀的氢氧化钠固体和氯化铵固体；球形干燥管内装入碱石灰；注射器内吸入少量蒸馏水；烧杯中盛有蒸馏水。

四、实验操作

1. 组装仪器并检验气密性。

2. 关闭K1、K4，打开K2、K3、K5；向大烧杯内滴入几滴酚酞试液。

3. 点燃酒精灯，加热试管内固体；在K5处用镊子夹持一张湿润的红色石蕊试纸，待试纸变蓝后，关闭K2、K3、K5，打开K1、K4后熄灭酒精灯。

4. 将注射器内的水挤入圆底烧瓶内，再打开K3，引发喷泉实验。

5. 待喷泉实验结束后，移开大烧杯后打开K5，将圆底烧瓶内的水排空。

6. 更换试管内的药品，大烧杯内的蒸馏水，注射器内重新吸入蒸馏水，反复进行演示。

五、实验装置的创新点和优点

1. 创新点

（1）颠覆了圆底烧瓶必须干燥才能做喷泉实验的传统观念

在教学过程中，教师会反复强调氨气极易溶于水，而学生容易产生错误的观点：只要有氨气就不能有水，如果圆底烧瓶是湿润的，肯定做不成喷泉实验。虽然氨气在水中的溶解度很大，但是依然存在氨气的饱和溶液，即饱和氨水！也就是说，本实验中可以反复使用的湿润的圆底烧瓶中已经存在了饱和氨水，不会再吸收新制备出的氨气！

（2）实验操作简单，装置固定。只需打开和关闭相应止水夹，不需要拆装仪器

整个实验装置组装好之后，在进行实验时，教师只需要通过打开和关闭相应止水夹，就可以控制气流方向和水流方向。具体操作：制备氨气时，关闭K1、K4，打开K2、K3、K5；进行喷泉实验时，关闭K2、K3、K5，打开K1、K4，最后打开K3；排水时，打开K5即可。

（3）可重复性高。适时更换药品即可反复地进行实验

更换试管内的氯化铵和氢氧化钙固体混合物，并连接固定好试管，即可马上再次进行实验。

（4）整个实验过程中几乎没有氨气外泄，安全环保

在装置中添加了倒置的小漏斗，可以吸收装置中多余的氨气，避免使之排放到空气中，污染空气，引起实验者的不适。

2. 优点

（1）装置的集成度高，集氨气的制备，干燥、验满，收集、性质检验及尾气处理于一体

一体化的实验设计，可以让学生对氨气的制备和性质有整体的感知，避免了学习是知识碎片化，有利于学生的有效学习。

（2）实验方法标准化，严格按照教材中的氨气制备方法和验满方法进行

氨气的实验室制法和验满方法是高中化学必修一当中的重要知识，也是考查的重点。本实验采用教材中的制备方法，避免了知识的混乱；整合了验满的方法，现象明显，可以给学生留下深刻的印象。

（3）有助于学生认识防倒吸装置，加深绿色环保的科学理念

在教学中教师刻意强调氨气在水中的溶解度很大，极易发生倒吸，学生会以为氨气的倒吸是很可怕的，会产生畏难情绪，害怕爆炸。笔者在装置中整合了防倒吸装置，实验过程中，学生可以很明显地观察到小漏斗在水面上下浮动，并不会倒吸到整个装置中，确立了对氨气性质的客观认知，同时对化学实验的绿色环保理念起到了应有的强调作用。

六、结束语

化学实验是学生认识化学物质、了解化学性质和化学反应的重要途径。本实验的改进装置现象明显、设计巧妙、思维缜密、完整流畅，体现了实验探究与创新意识，弘扬了科学精神与社会责任，为培养学生的化学核心素养贡献一份力量。

参考文献：

[1] 课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书化学必修1[A].（第3版）.北京：人民教育出版社，2007.

[2] 华文清.氨的喷泉实验创新设计[J].化学教育，2007（9）.

[3] 刘新文，王 灿，叶佩玉.喷泉实验装置的改进[J].化学教学，2010（10）.

[4] 马云云.对氨喷泉实验装置的改进[J].中国现代教育装备，2015（7）.

[5] 王曼丽，潘伯银，赵 锟.喷泉实验装置的改进设计[J].实验教学与仪器，2013（1）.

（作者单位：山西省太原市第十九中学校 030012）