物理连通器里探究微粒运动

王永臻 时颖 李德前

摘要：利用浓氨水与酚酞溶液的组合，在物理连通器里进行探究微粒运动的实验。该实验设计具有新颖有趣、绿色环保等优点，能够提高化学实验教学的有效性。

关键词：微粒运动;实验改进;浓氨水与酚酞溶液;物理连通器

文章编号：1008-0546（2019）01-0096-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.031

在现行各种版本的九年级化学教科书中，都编排了利用浓氨水和酚酞溶液探究氨分子运动的实验（装置见图1），碱性的氨水使酚酞溶液变红的实验现象非常明显 [1-2]。但是，由于该实验是在3个烧杯组合的体系中进行的，这在一定程度上造成了实验操作繁琐（每次实验都要组合仪器、回收药品）、药品用量偏大、对环境不够友好等不足 [3]。

我们在化学实验教学中借助于物理连通器，对上述实验进行了巧妙改进，并取得显著的教学效果。

一、对实验的改进

1.改进思路

尽量使用较少的药品，在相对密闭的实验体系内进行操作，使两种药品没有直接接触就产生明显的实验现象。

2.改进装置

新设计的实验装置如图2所示。

3.实验用品

主要有物理连通器 [4]、胶头滴管、脱脂棉、酚酞溶液、浓氨水等。

4.实验操作

（1）取一个物理实验使用的连通器，将其放置在平稳的地方。

（2）截取3根长度合适、粗细适中的金属丝，将其表面挫毛;剪取3根长、宽适宜的纱布条，用酚酞溶液将其浸湿;然后分别将3根酚酞纱布条缠绕在铁丝上，并做出形状各异的花木造型，再小心翼翼地将它们分别插入连通器的粗直管、细曲管、双球管内（见图2）。

（3）使用胶头滴管，通过连通器的细直管口，向连通器内注入3～4mL的浓氨水;然后将4团大小适宜的湿润的脱脂棉球，分别塞到连通器的4个管口上。

（4）很快观察到，双球管、细曲管、粗直管中的酚酞纱布条，均自下而上逐渐变红，宛如春天的花园里“百花齐放”。

（5）如果用电吹风对着浓氨水吹热风，那么酚酞纱布条变红的速率就会明显加快。

（6）实验结束后，师生整理实验药品，指导学生完成实验报告。

5.实验结论

（1）虽然连通器底部水平管中的氨水没有跟上方的酚酞直接接触，但浸有酚酞的纱布条却纷纷变红，充分说明“氨分子在不断运动”。

（2）加热浓氨水后，酚酞纱布条会快速变红，说明温度升高时氨分子运动的速率会加快。

（3）本實验中的“红色现象”没有出现在氨水中，而是发生在酚酞溶液中，说明浓氨水易挥发出氨气、氨气分子运动速率大于酚酞分子的运动速率等，也进一步说明不同分子其性质不同。

6.注意事项

（1）实验过程中不要使用橡皮塞封闭玻璃管口，因为制作连通器的玻璃管其强度不大，塞入橡皮塞极易胀破玻璃管。另外，如果使用橡皮塞封闭玻璃管口，实验体系会过于严密，这不利于氨分子的无规则运动，从而造成演示实验的时间偏长。使用湿润的脱脂棉封闭管口，虽然会有极少的氨气逸散到空气中，但是学生在闻到少许氨味的同时，又能从嗅觉上帮助他们认识微粒的运动性（酚酞纱布条变红只能从视觉上说明微粒在不断运动）。

（2）本实验中的试剂组合，还可以选用浓盐酸（或浓醋酸）和石蕊溶液、水和变色硅胶、水和无水硫酸铜等。但不同的试剂组合，其变色的快慢有所不同，这是因为在相同的条件下，不同的微粒其运动速率不同。

二、改进后实验的优点

（1）由于物理连通器具有多个不同形状的支管，因此借助连通器探究微粒运动，使得实验现象生动有趣、直观多变，能促进学生感受化学世界的神奇变化，激发他们的探究兴趣，培养他们的创新精神。

（2）改进后的化学实验，药品的用量少，节省了试剂，有利于学生养成节俭的习惯;实验体系相对封闭，实验过程绿色环保，能够培养学生的环境意识。

参考文献

[1] 课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2015：49

[2] 中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].上海：上海教育出版社，2014：62-63

[3] 马逸群，魏海.“探究微粒运动实验”系列设计[J].化学教学，2014（8）：58-60

[4] 李德前，魏海.有色物质在水中扩散实验的新设计[J].化学教学，2016（3）：60-64