铵态氮肥鉴别实验的探究和讨论

章昊　沈正斌

摘要：人教版九年级教材介绍了铵态氮肥鉴别的具体实验方案，但是学生在作业和考试中总写出不同于教材的实验方案，而这些方案是否真的符合客观事实有待考究。所以，作者组织学生通过一系列的对比实验来探究和拓展铵态氮肥的鉴别，培养学生的实事求是和科学创新的精神。

关键词：铵态氮肥鉴别;对比实验;实验探究;科学素养

文章编号：1008-0546（2019）01-0087-02中图分类号：G633.8文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.027

一、问题的提出

人教版九年级化学第十一单元课题二“化肥的简易鉴别”探究实验中，介绍了铵态氮肥鉴别的具体方案，即取少量化肥于研钵中，分别加入少量熟石灰粉末，混合研磨，若能闻到氨味的是铵态氮肥，反之则不是。同时，教材下的备注也从原理上揭示了铵盐能与碱反应，放出氨气，据此检验铵态氮肥 [1]。但是，笔者在平时批改作业和阅卷的过程中，发现很多学生鉴别铵态氮肥时虽然抓住了反应的本质NH+4+OH-■H2O+NH3↑，却设计出形式多样的实验方案，如取少量化肥于试管中配成溶液，与氢氧化钙溶液混合，若有气泡产生/闻到刺激性气味的是铵态氮肥，反之则不是;取少量化肥于研钵中，加入少量NaOH固体，混合研磨，若产生使湿润的pH试纸/湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该化肥是铵态氮肥，反之则不是。这样的答案让阅卷教师很为难，因为它虽然符合原理，可是又不知道是否符合客观事实，我查阅相关教参和中国知网等数据库，也没有相关报道。因此，针对这个困惑，我让写出不同答案的学生分组实验，自主探究，完成实验报告，做了一系列的铵态氮肥鉴别实验，以供各位同行参考。

二、实验准备

实验仪器及药品：研钵，研杵，试管/托弗管，酒精灯，试管夹，药匙，电子天平，NH4Cl固体，KCl固体，Ca（OH）2固体，NaOH固体，Na2CO3固体，K2CO3固体，蒸馏水，pH试纸，红色石蕊试纸。

三、实验步骤和现象

1.实验1

（1）分别取1g NH4Cl固体和1g KCl固体于研钵中，加入1g熟石灰粉末/NaOH固体混合研磨，5分钟后将湿润的pH试纸/湿润的红色石蕊试纸放在研钵上方，觀察现象。

含有NH4Cl固体的研钵中可以闻到明显的氨味，同时湿润的pH试纸/湿润的红色石蕊试纸立即变蓝甚至变成黑色;有KCl固体的研钵中则没有明显的现象。

（2）分别取1g NH4Cl固体于两个研钵中，一个研钵中加入1g熟石灰粉末混合研磨，而另一个研钵中只加熟石灰粉末混合，却不研磨。每隔15分钟将湿润的pH试纸放在研钵上方，观察现象。

混合且研磨的研钵中，可以闻到明显的氨味，同时，湿润的pH试纸立即变蓝（见图1）;只混合不研磨的研钵中，整个过程几乎闻不到氨味，2小时后湿润的pH试纸才开始略微变色（见图2）。

2.实验2

用电子天平称取3.72g NH4Cl固体、3.4g KCl固体、0.017g Ca（OH）2固体和9.1g NaOH固体，分别充分溶于10mL蒸馏水中配成饱和溶液。

（1）各取2mL NH4Cl和KCl饱和溶液于托弗管中，分别加入2mL饱和Ca（OH）2溶液/饱和NaOH溶液，充分混合，将湿润的pH试纸放在管口，观察现象。

饱和NH4Cl溶液+饱和NaOH溶液的托弗管中没有闻到明显的氨味，也没有看到明显的气泡（见图6），几分钟后，管口湿润的pH试纸变蓝（见图3）。十几分钟后，饱和NH4Cl溶液+饱和Ca（OH）2溶液的管口可以看到湿润的pH试纸开始变蓝（见图4）;有KCl饱和溶液的托弗管没有明显的现象（见图5）。

（2）各取2mL饱和NH4Cl和KCl溶液于托弗管中，分别加入2mL饱和Ca（OH）2溶液/饱和NaOH溶液，充分混合，加热，将湿润的pH试纸放在管口，观察现象。

饱和NH4Cl溶液+饱和NaOH溶液的托弗管中没有闻到明显的氨味，湿润的pH试纸立即变蓝。饱和NH4Cl溶液+饱和Ca（OH）2溶液的管口几分钟后才开始变蓝;有KCl饱和溶液的托弗管没有明显的现象。

（3） 将上述配制好的饱和NH4Cl、KCl、Ca（OH）2、NaOH溶液分别稀释10倍、20倍、30倍。然后将对应稀释的NH4Cl溶液分别和Ca（OH）2、NaOH溶液混合，将对应稀释的KCl溶液和Ca（OH）2、NaOH溶液混合，将湿润的pH试纸放在管口，观察现象。

有NH4Cl溶液的托弗管中没有闻到明显的氨味，10倍稀释的NaOH溶液的管口湿润的pH试纸逐渐变蓝，20倍和30倍稀释的NaOH溶液和Ca（OH）2溶液的管口均没有明显现象;有KCl饱和溶液的托弗管没有明显的现象。

（4）各取2mL饱和NH4Cl和KCl溶液于托弗管中，分别加入2mL饱和Na2CO3溶液/饱和K2CO3溶液，充分混合，将湿润的pH试纸放在管口，观察现象。

含有饱和NH4Cl溶液的托弗管中没有闻到明显的氨味，也没有看到明显的气泡，但是，几分钟后，管口湿润的pH试纸变蓝;含有KCl饱和溶液的托弗管没有明显的现象。

四、实验结果和讨论

（1）通过实验1（1）和实验2（1）的对比，可以明显看出，教材中提出的固相研磨方案要优于学生提出的液相混合方案，因为固相研磨的操作更简便，现象更明显。

（2）通过1（2）的对比实验，可以看出固相研磨方案中研磨的操作必不可少。铵态氮肥和碱的混合虽然是一个自发的反应，但是反应速度太慢。研磨过程增大了反应物的接触面积，使反应更快更充分。

（3）虽然铵盐溶液和碱溶液混合产生氨气，但是，通过实验2可以发现，液相混合的过程中并没有气泡产生，也很难闻到刺激性的氨味。主要有两个原因：首先，各物质的溶解度限制了它们的浓度，尤其是Ca（OH）2溶液常温下溶解度仅为0.17g，解离出的离子浓度很小。另外，氨气极易溶于水，在常温下，氨气的溶解度为700，产生的氨气又溶于水，因此看不到气泡。

（4） 从实验2（1）和2（2）都可以看出：NH4Cl溶液+NaOH溶液的反应要比NH4Cl溶液+Ca（OH）2溶液的反应现象明显的多。主要是因为相同条件下，Ca（OH）2微溶，溶解度较小，即使是饱和状态解离出的离子浓度仍然很小，而NaOH溶解度很大，且完全解离，所以现象更加明显。

（5） 通过实验2（1）和2（2）的对比同样可以看出：加热可以显著加快化学反应速度，因为升高温度可以提高各物质微粒的能量，使得有效碰撞次数增多，活化分子数目增多，从而加快化学反应速度 [2]。

（6）通过实验2（1）和2（3）的一系列对比实验可以看出：浓度在液相鉴别铵态氮肥时的重要性。浓度越大，现象越明显，而浓度很小时，几乎没有现象。这是因为NH+4和OH-可以少量共存。

（7）实验2（4）拓展了教材的内容，说明鉴别铵态氮肥不是只有碱，碱性的盐也可以，如Na2CO3/K2CO3，而且现象很明显。这是因为CO2-3 逐步水解產生OH-，CO2-3 +H2O■HCO-3+OH-，HCO-3+H2O■H2CO3+OH-，因此和NH+4无法大量共存，生成能使湿润的红色石蕊试纸/湿润的pH试纸变蓝的气体。

综上所述：鉴别铵态氮肥的实验方案可以是：

（1）取少量样品于研钵中，分别加入少量熟石灰粉末/NaOH固体/Na2CO3固体/K2CO3固体，混合研磨，若能闻到氨味的是铵态氮肥，反之则不是;若能产生使湿润的红色石蕊试纸或湿润的pH试纸变蓝的气体是铵态氮肥，反之则不是。

（2）取少量样品/样品溶液于试管中，分别加入浓NaOH溶液/浓Na2CO3溶液/浓K2CO3溶液，加热，若能产生使湿润的红色石蕊试纸或湿润的pH试纸变蓝的气体是铵态氮肥，反之则不是。

五、结束语

化学教育家戴安邦先生曾说：“化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式。”学生在掌握化学反应本质的基础上，提出和教材不同的实验方案，这恰好是教学中“生成性”问题的源泉，是极好的教学素材。教师应该抓住时机，深化实验教学，引导学生自主探究，培养学生实验探究和创新意识的科学素养 [3]。让学生在实验中感受科学探究，让实验“开口说话”，最终获取真知。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙主编.义务教育教科书·化学（九年级下册）[M].北京：人民教育出版社，2016

[2] 傅献彩.物理化学（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2005

[3] 杨剑春，徐春芸.初中化学兴趣实验的评价[J].化学教与学，2013（5）：5-7