氨气的喷泉实验的一体化改进

2017 年 2 月氨气的喷泉实验的一体化改进筲① 张慧② 贾文英摘要：氨气的喷泉实验验证了氨气极易溶于水，水溶液显碱性的性质，是高中化学实验中较新颖有趣的实验，而氨气的实验室制法也是高中化学的重点实验之一。本文将氨气的制备、性质检验合并于一个实验中，并将干燥、验满、防倒吸装置和尾气处理等氨气的常考实验细节一并设计入装置内， 形成一整套完整装置，课堂使用时集成度高，可以节约时间；操作简便，可以反复使用；半封闭状态，几乎无氨气逸出，绿色环保。关键词：氨气；喷泉；制备；改进；一体化中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1992-7711(2017)02-0078人教版《高中化学(必修 1)》中设计了氨气的喷泉实验(如图 1 所示)，在干燥的圆底烧瓶里充满氨，用带有玻璃管和滴管(滴管里面预先吸入水)的塞子塞紧瓶口。 倒置烧瓶， 使玻璃管插入盛有水的烧杯(预先在水里滴入少量酚酞溶液)。轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶。 再打开下方止水夹，形成红色的喷泉！该实验构思巧妙，现象新奇有趣，能吸引学生的注意，极大地激起学生的好奇心和学习热情！ 但是该实验也有一些值得改进之处：1. 氨气的制备问题笔者以“你最常用的氨气的制备方法”为题，与本市 20 位高中化学教师进行了交流访谈，并做了相应记录。

统计后，笔者发现： 教师最常用的氨气的制备方法是加热浓氨水快速制备氨气。具体方法如下：在一个干燥的圆底烧瓶内滴入几滴浓氨水，用橡皮塞轻轻塞住瓶口，在酒精灯的火焰上加热高中化学喷泉实验，当瓶口的塞子崩开时，氨气即集满，立即按图 1 组装装置进行实验。笔者认为：此法制备氨气没有按照教材中的氨气实验室制法进行氨气的制备且验满方式不规范。 在加热浓氨水后，烧瓶内部也不再是干燥的。 氨气有毒，逸出会染空气，不符合绿色环保理念，更会刺激实验者的眼、口、鼻，引起短暂不适。2. 实验装置不能重复利用。 每做一次实验就需更换一个干燥的圆底烧瓶；反复拆装实验装置十分不便，带尖嘴的长导管易受损。一、实验改进目的将喷泉实验的装置固定化，流程规范化，操作简单化，使之成为标准化、集成化的一套完整的实验装置。二、实验仪器及试剂1. 仪器试管、球形干燥管、圆底烧瓶、漏斗、三通导管、注射器、烧杯、铁架台、酒精灯、导管和止水夹若干2. 试剂氯化铵固体、氢氧化钙固体、碱石灰、酚酞试液、蒸馏水、红色石蕊试纸。三、实验装置按图 2 组成装置。 其中，试管内加入已混合均匀的氢氧化钠固体和氯化铵固体；球形干燥管内装入碱石灰；注射器内吸入少量蒸馏水；烧杯中盛有蒸馏水。

四、实验操作1. 组装仪器并检验气密性。2. 关闭 K 1 、K 4 ，打开 K 2 、K 3 、K 5 ；向大烧杯内滴入几滴酚酞试液。3. 点燃酒精灯，加热试管内固体；在 K 5 处用镊子夹持一张湿润的红色石蕊试纸，待试纸变蓝后，关闭 K 2 、K 3 、K 5 ，打开 K 1 、K 4 后熄灭酒精灯。4. 将注射器内的水挤入圆底烧瓶内，再打开K 3 ，引发喷泉实验。5. 待喷泉实验结束后，移开大烧杯后打开 K 5 ，将圆底烧瓶内的水排空。6. 更换试管内的药品，大烧杯内的蒸馏水，注射器内重新吸入蒸馏水，反复进行演示。五、实验装置的创新点和优点1. 创新点(1)颠覆了圆底烧瓶必须干燥才能做喷泉实验的传统观念在教学过程中，教师会反复强调氨气极易溶于水，而学生容易产生错误的观点：只要有氨气就不能有水，如果圆底烧瓶是湿润的，肯定做不成喷泉实验。虽然氨气在水中的溶解度很大，但是依然存在氨气的饱和溶液，即饱和氨水！也就是说，本实验中可以反复使用的湿润的圆底烧瓶中已经存在了饱和氨水，不会再吸收新制备出的氨气！(2)实验操作简单，装置固定。只需打开和关闭相应止水夹，不需要拆装仪器整个实验装置组装好之后，在进行实验时，教师只需要通过打开和关闭相应止水夹，就可以控制气流方向和水流方向。

具体操作：制备氨气时，关闭 K 1 、K 4 ，打开 K 2 、K 3 、K 5 ；进行喷泉实验时，关闭 K 2 、K 3 、K 5 ，打开 K 1 、K 4 ，最后打开 K 3 ；排水时，打开 K 5 即可。(3)可重复性高。 适时更换药品即可反复地进行实验更换试管内的氯化铵和氢氧化钙固体混合物，并连接固定好试管，即可马上再次进行实验。(4)整个实验过程中几乎没有氨气外泄，安全环保在装置中添加了倒置的小漏斗， 可以吸收装置中多余的氨气，避免使之排放到空气中，污染空气，引起实验者的不适。2. 优点(1)装置的集成度高，集氨气的制备，干燥、验满，实验教学图 1 氨溶于水的喷泉实验图 2 改进后的一体化装置K 5K 1K 2K 3K 4(下转第 91 页)78万方数据2017 年 2 月(上接第 78 页) 收集、性质检验及尾气处理于一体一体化的实验设计，可以让学生对氨气的制备和性质有整体的感知，避免了学习是知识碎片化，有利于学生的有效学习。(2)实验方法标准化，严格按照教材中的氨气制备方法和验满方法进行氨气的实验室制法和验满方法是高中化学必修一当中的重要知识，也是考查的重点。本实验采用教材中的制备方法，避免了知识的混乱；整合了验满的方法，现象明显高中化学喷泉实验，可以给学生留下深刻的印象。

(3)有助于学生认识防倒吸装置，加深绿色环保的科学理念在教学中教师刻意强调氨气在水中的溶解度很大，极易发生倒吸，学生会以为氨气的倒吸是很可怕的，会产生畏难情绪，害怕爆炸。笔者在装置中整合了防倒吸装置，实验过程中，学生可以很明显地观察到小漏斗在水面上下浮动， 并不会倒吸到整个装置中，确立了对氨气性质的客观认知，同时对化学实验的绿色环保理念起到了应有的强调作用。六、结束语化学实验是学生认识化学物质、了解化学性质和化学反应的重要途径。 本实验的改进装置现象明显、设计巧妙、思维缜密、完整流畅，体现了实验探究与创新意识，弘扬了科学精神与社会责任，为培养学生的化学核心素养贡献一份力量。参考文献：[1] 课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书化学必修 1[A].(第 3 版).北京：人民教育出版社，2007.[2] 华文清.氨的喷泉实验创新设计[J].化学教育，2007(9).[3] 刘新文，王 灿，叶佩玉.喷泉实验装置的改进[J].化学教学，2010(10).[4] 马云云.对氨喷泉实验装置的改进[J].中国现代教育装备，2015(7).[5] 王曼丽，潘伯银，赵 锟.喷泉实验装置的改进设计[J].实验教学与仪器，2013(1).(作者单位：山西省太原市第十九中学校 030012)几何画板软件一方面有利于教师对课件进行适当的修饰，让课堂教学变得美观、活泼，对学生有很大的吸引力；另一方面，配合不同的课程内容、不同的讲解形式，既丰富了师生之间的传递方式，使形式多种多样，又能使教学效果达到最好，并且扩展了学生的视野，对学生理解力、创造力的培养也起到了很大的作用。

利用几何画板就是想让学生亲自做数学实验来体会数学，从中探究数学原理，体会数学的精髓。三、几何画板在立体几何中的应用学习立体几何即要培养学生的空间想象能力，即要求学生看到三维的实物立体模型能描绘实物的平面直观图，看到平面直观图又能想象对应的空间实物形状，这对初学者来说困难重重。 而借助几何画板， 描绘出的图像对应的某些元素能够自由移动，就可以帮助初学者培养较快的空间想象能力。如长方体的长、宽、高分别为 4，2，3cm。 一只蚂蚁沿着长方体的表面从点 A 爬到点 G，求蚂蚁爬行的最短距离。 棱上一点到点的最短距离的侧面展开图及全面积时，学生一知半解。 利用几何画板动态演示分解过程， 全程直观地呈现在学生面前。 一方面学生感受到软件的震撼，产生了惊叹，另一方面让学生在震撼中接受新知识， 学生的思维也能够由抽象变得形象。在立体几何中使用几何画板，有利于学生形成主动积极的学习习惯，这样能够激发学生学习数学的兴趣，使学生在数学学习过程中能养成独立思考、主动探究的习惯。 几何画板正好能成为学生开展探究式学习的工具，只要学生想到的问题，他们几乎都能运用几何画板来实验，进一步用数学来论证，使数学原理变得形象和简单。

数学探究活动不仅接触真实的生活， 与数学知识密切联系，也需要利用数学验证。必要时，在探究过程中适当运用几何画板，这样探究过程会变得更加严谨，看起来更有逻辑，从中我们可以看出几何画板确实能帮助学生探究数学原理。参考文献：[1] 张家峰.几何画板在高中数学教学中运用的探究与分析[J].数理化学习，2015(9).[2] 庄振林.几何画板在高中解析几何教学中的应用与研究[J].中国论文网，2012(10).[3] 许德刚.几何画板与高中数学教学整合的研究[J].教学研究，2012(12).(作者单位：浙江省乐清市虹桥职业技术学校 325600)资源拓展GABCDEFH2cm3cm4cm隐藏P91万方数据