自制“氨气的音乐喷泉”实验教具

2015-03-07孔玲芸

化学教与学 2015年6期

孔玲芸

（江苏省丹阳高级中学江苏丹阳 212300）

为了帮助学生认识“氨气极易溶于水”这一性质，不同版本的高中化学教材《化学1》中都安排了“氨气的喷泉实验”，以增强知识的趣味性。教材通常都是利用如图1所示装置完成氨气的喷泉演示实验。在实际教学中发现，完成该实验存在以下不足：（1）实验准备包括氨气的制备、收集和储存等，工作量大而繁琐。（2）氨气在制备、组装喷泉实验装置过程中会泄漏，污染环境。（3）实验的知识探究功能单一，仅能验证氨气的水溶性和氨水的碱性。

为了克服上述不足，许多化学教师对该实验进行了改进。改进方案主要集中在两个方面：一是实验装置的集成化［1－3］，二是实验装置的简易化［4－5］。本人在借鉴已有研究成果的基础上，结合自身教学实践，对该实验进行了改进，制作了一套能在课堂上快速完成氨气的制备、收集、储存和喷泉实验，能体现出氨水性质的综合性实验教具——“氨气的音乐喷泉”，以替代教材中的氨气喷泉实验装置。实践表明：使用该教具进行课堂实验教学，能激发学生的求知欲和创新意识，具有良好的教学效果。

一、教具制作

该实验教具的核心是制作加工了一个双口内胆烧瓶（如图2所示）：

该装置是由250mL圆底烧瓶改制而成：在圆底烧瓶上口内烧接一只上端凿有几个小孔的试管，在圆底烧瓶底部烧接下口。双口内胆烧瓶的试管用作NaOH固体与NH4Cl固体反应制备NH3的容器，双口内胆烧瓶的烧瓶用于收集NH3，双口内胆烧瓶的下口连接导管用于在喷泉实验过程中排出烧瓶中的空气和吸取烧杯中的水。

为了便于组装、便于让全班学生清晰地观察到实验操作和现象，本人按下列方法制作了“氨气的音乐喷泉”装置（如图3所示）：

图3 “氨气的音乐喷泉”实验教具

（1）加工一块长、宽、高规格为“46 cm×2 cm×68 cm”的白色木板，将底座加厚，便于实验教学时安放。

（2）在木板相应的两处位置钻孔，安装夹持双口内胆烧瓶的铁夹。

（3）将音乐贺卡（含电池）用502胶水粘贴在木板上，用导线将两极与两根铁丝相连。

二、实验操作

（1）在检查装置气密性后，向双口内胆烧瓶的试管中加入NH4Cl和NaOH固体各2g，在胶头滴管和烧杯中装水，并向烧杯水中滴入2～3滴酚酞（如图4所示）。

（2）挤压胶头滴管向试管中滴加大约10滴水，可观察到试管中迅速发生反应，固体混合物变成糊状物，产生大量气泡。这是因为：NaOH固体溶于水放出大量的热，使NaOH、NH4Cl的糊状物温度升高，生成NH3。其化学方程式为：

NaOH（s）＋NH4Cl（s）=NH3（g）＋NaCl（aq）＋H2O（l）

随着反应的进行，NH3不断逸出。由于NH3的密度比空气小，NH3将烧瓶中的空气通过导管向下排出，并充满整个烧瓶。

（3）约1分钟后，烧杯中的水被迅速吸入烧瓶，形成红色的喷泉，同时音乐贺卡鸣响（如图5所示）。这是因为：随着NaOH与NH4Cl反应的进行，从导管排出的NH3溶于水速度快且溶解量大，烧瓶中产生的负压迅速将烧杯中滴有酚酞的水吸入烧瓶中，形成了红色喷泉。NH3溶于水生成的一水合氨发生电离，生成了NH4＋和OH－在电场的作用下定向移动，接通了电路，使音乐贺卡发出乐曲声响。