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浅谈氨气的制取及其性质检验实验的改进

2019-09-10陈昭玉

广东教学报·教育综合 2019年1期
关键词:氨气实验改进

陈昭玉

【摘要】笔者根据教材中氨气的制取及其性质检验实验的不足,将氨气的制备、收集和物理、化学性质的实验合二为一,改进后的实验消除了氨气的污染,做到实验简单、操作方便、现象明显、效果良好。

【关键词】氨气;制取;性质检验;实验改进

化学是一门以实验为基础的学科,化学实验的成败、科学性、安全性,对于激发学生学习化学的兴趣,培养严谨认真的科学态度,提高动手能力和创新能力有着极其重要的意义。现行人教版高中《化学》必修一教材中,将“氨气的制取及其性质检验实验”分为三个实验进行,既耗时又费力,氨气容易逸出,污染环境,影响师生健康,制取过氨气的试管容易炸裂,造成资源浪费。根据这些不足,笔者设计一套既安全又环保,操作方便,具有观赏性、趣味性,现象明显的实验装置。

一、实验原理

教材中,用NH4Cl和Ca(OH)2固體加热制取氨气,产生氨气速度慢,加热过的试管容易炸裂。因此,笔者改用浓氨水与固体烧碱混合制氨气,快捷,不须加热,制得氨气的浓度较大,非常适合喷泉实验。

NH4++OH- NH3.H2O NH3+ H2O

固体烧碱溶于浓氨水中的水,放出大量的热,产生氢氧根离子,使氨气的溶解度降低,促使平衡向右移动,为浓氨水分解产生氨气提供条件。

二、实验仪器及试剂

250ml蒸馏烧瓶2个、50ml烧杯1个、500ml烧杯1个、250ml锥形瓶1个、分液漏斗1个、小气球1个、Y型管1根、双孔橡皮塞3个、铁架台2套、胶头滴管2支、止水夹4个、药匙1个、玻璃导管若干、橡皮导管若干等;

浓氨水、氢氧化钠、浓盐酸、蒸馏水、酚酞试剂、红色石蕊试纸。

三、实验目的

3.1 认识氨气和氨气的性质;

3.2 初步学会氨气的检验;

3.3 通过氨气的喷泉实验感受化学实验美,发展学习化学的兴趣,联系氨气的喷泉实验原理,体会相关的自然现象和人为现象;

3.4 将氨气的制备、收集和物理、化学性质的实验合二为一,做到实验简单、操作方便、现象明显、效果良好;

3.5 重视环境教育,树立环保意识。

四、实验仪器装置图

五、实验操作

5.1 检查装置的气密性:如上图组装好仪器,关闭分液漏斗活塞,关闭K2、K4,打开K1、K3,用热毛巾裹住发生装置的蒸馏烧瓶,一会儿,小烧杯出现气泡,松开热毛巾,小烧杯上面的导管出现一段水柱,说明气密性良好;

5.2 如上图所示组装好仪器,往发生装置的蒸馏烧杯添加2药匙固态氢氧化钠,往分液漏斗添加质量分数25%的浓氨水4ml,往50ml烧杯添加25ml的蒸馏水并在水面上放两片红色石蕊试纸,往500ml烧杯添加400ml的蒸馏水并滴入2-3滴的酚酞试剂,往250ml锥形瓶滴入3-5滴浓盐酸,关闭K1、K2、K3、K4和分液漏斗活塞;

5.3 打开K1、K3,打开分液漏斗活塞,发生装置的蒸馏烧瓶内产生大量的气泡,待红色石蕊试纸变蓝色后,立刻关闭分液漏斗活塞;

5.4 打开K4,关闭K1、K3,锥形瓶内出现大量的白烟和小气球变大;

5.5 轻轻挤压胶头滴管,打开K2,倒扣的蒸馏烧瓶出现红色美丽的喷泉。

六、效果图

七、注意事项

7.1 实验时要控制好浓氨水的滴入速度,分液漏斗的活塞不要开得太大,防止产生氨气压强过大而冲开发生装置的橡皮塞,浓氨水滴完后,立刻关闭活塞,防止氨气泄漏;

7.2 待红色石蕊试纸变蓝色后,先打开K4,后关闭K1、K3,防止氨气过多而冲开收集装置的橡皮塞;

7.3 喷泉实验装置中,倒扣的蒸馏烧瓶要充满氨气,氨气过少往往不能形成喷泉,插入大烧杯的玻璃导管插入液体部分不能太少,以防导管过早与溶液脱离而导致喷泉停喷,倒扣蒸馏烧瓶口上的塞子要塞紧,既防装置漏气,又防因受液体压力而脱落;

7.4 氨气与氯化氢反应的装置要干燥,现象才会明显,滴入的浓盐酸不宜过多,3-5滴现象都已经明显了,而且要系一只小气球,既可以提高实验的安全性,又可以检验氨气的性质同时收集多余的尾气。

八、实验改进的优点

经过反复验证及学生实验,这种实验新方法反应速率快,集气量大,氨气的浓度较高,喷泉实验持续有力,氨气与氯化氢的反应非常明显,实验时间短,经济易行,实现氨气的制备及性质实验的绿色化。总的说来该实验有以下几个优点:

8.1 在一个半封闭的装置中,实现氨气的制备、收集和物理、化学性质的实验一体化,成功率高、感觉直观,让学生更真实地去体验和理解氨气的物理和化学性质;

8.2 本实验不需要加热,节约能源,仪器简单易取,操作方便,现象明显,课堂耗时短,非常适合演示实验;

8.3 收集和尾气处理的改进既避免氨气泄漏在空气中,污染环境,又检验了氨气的性质,培养学生“变废为宝”环保意识,让学生树立绿色化学理念;

8.4 让学生体会实验室另一种快速制取氨气的方法和原理,让学生体会创新实验的成功喜悦,当然也为化学实验教学的改革提供方法和思路;

8.5 左上角和右下角两个容器,一红一白,小气球变大,有很强的视觉效果,具有观赏性、趣味性,能很好地提高学生的实验兴趣。

纵观近几年广东高考理综化学实验题,都是立足于教材的基础实验,是三种不同版本教材的传承和演绎,但是全省的平均得分率都是30%左右,非常低。原因是学生平时对实验不够重视,实验过程中缺乏思考,实验的基本常识、基本原理和基本技能没有掌握好,科学探究能力和动手能力不强,对实验现象,实验结论描述不准确。

笔者认为教师与学生一起对课本的实验进行改进或创新,可以提高学生的科学探究能力和动手能力,使学生学会准确设计实验方案,较准确预测实验现象,进行准确的实验条件控制与操作,及时发现实验中出现的问题,有效提高学生的实验能力和答题能力。

参考文献:

[1]王谦.氨气的制取及性质实验的改进[j]荷泽师专学报,2002,24(2):99-100.

[2]吕亚娟等. 氨气的制取及性质实验的绿色化研究[j]化学教育,2007(5):50,56.

[3]李晓明.氨气的实验室制法改进[j]实验教学与仪器,2005(7-8):28.

[4]人民教育出版社等.普通高中课程标准实验教科书.必修[m].人民教育出版社,2007年第3版:76-77.

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