氢氧化钡晶体与氯化铵反应实验的创新设计

纪 娜 余新红 林锁强

甘肃省定西市岷县第四中学(748400) 甘肃省定西市岷县第一中学(748400)

1 问题的提出

实验是化学教学的灵魂。实验教学是落实化学学科核心素养的重要途径之一。现行人民教育出版社编著的化学必修2第2章中为了说明化学反应中伴随着热量变化，选编的吸热反应是：将约20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与约10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒快速搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。

笔者通过多年的实验教学，发现该实验存在以下不足：①该实验在烧杯这个敞口容器内进行，产生的氨气浓度低时对人体粘膜有刺激作用，吸入后可出现流泪、咽痛、咳嗽、咳痰等反应。浓度高时会引起人体组织蛋白质变性，皮肤及上呼吸道粘膜严重烧伤，甚至造成整个粘膜损害；②该实验教学正好处在春季时间，气温较高，玻璃片与烧杯之间不易因结冰而粘在一起；③即使粘在一起，学生也认为是玻璃片与烧杯之间的缝隙被水占据，大气压的作用使玻璃片与烧杯粘在一起。

基于以上不足，笔者重新设计了反应装置，新装置使反应在密闭容器中进行，操作简单，现象明显，说服力更强。

2 改进后的实验装置及操作

2.1 实验原理

氨气遇湿润的红色石蕊试纸，试纸会变蓝。

2.2 实验仪器和药品

(1)实验室现有食品和药品

具支试管(20 mm×200 mm)、横口管、单孔橡胶塞1个、橡胶塞1个、气球1个、橡皮筋、红色石蕊试纸、10 mL注射器、透明胶带、Ba(OH)2·8H2O晶体、NH4Cl晶体、少量水。

(2)自制横口管

用酒精喷灯预热小试管后对准距离底部约3 cm处持续加热至玻璃红热，移去酒精灯后，用打气筒向试管中打气至玻璃红热处鼓泡并破裂，将破裂处在酒精喷灯上圆口，使之光滑。

2.3 实验装置

实验装置如图1。

2.4 实验操作

(1)按图1所示组装好实验装置,在具支试管支管口上用橡皮筋扎好气球，并检查装置的气密性。

(2)在具支试管中加入10 g Ba(OH)2·8H2O晶体和5 g NH4Cl晶体，塞上插有横口管的单孔橡胶塞(事先在横口管底部用透明胶带粘住下端湿润的红色石蕊试纸)。

(3)用手拿着具支试管振荡，一会儿就可以看到固体混合物呈糊状，说明反应产生了水，具支试管上的气球开始膨胀，湿润的红色石蕊试纸开始变蓝，证明产生的气体是氨气。用手触摸试管底部周围，明显感受到冰凉，说明该反应为吸热反应。

(4)用注射器吸入10 mL水，插入横口管上的橡胶塞中(如图2)，轻轻挤压注射器中的活塞，使少量水进入横口管，可以观察到具支试管上的气球快速变小，说明产生的氨气在水中极易溶解。

(5)用注射器继续注入一定量的水，水通过横口管小孔进入具支试管中，氨气被完全溶解吸收，有效避免了氨气溢出污染环境；具支试管中的水同时将反应物和产物完全溶解形成溶液，拆除横口管后再加过量的硫酸钠将重金属钡离子进行沉淀处理，处理后的溶液可以直接排放，不会造成环境污染。

3 改进后实验的优点

(1)反应容器由原来开放性容器烧杯改为密闭性容器具支试管，避免了氨气对师生身体的危害和环境的污染。

(2)改进后的实验对产物氨气的性质做了验证。产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明产生的气体是氨气；注射器中的少量水进入横口管，可以观察到具支试管上的气球快速变小，说明产生的氨气在水中极易溶解；反应后的废弃物通过加水溶解再进行沉淀处理，滤液可以直接排放。整个实验设计很好地培养了学生的思维能力和综合利用知识的能力。

(3)实验取材方便，都是实验室常见仪器，操作简单，现象明显，不污染环境。