【研究报告】《氨气喷泉实验的探究》研究报告

《氨气喷泉实验的探究》研究报告
1 研究背景
“氨气的喷泉实验”是一个有力证明氨气在常温下极易溶于水且兼有证明其水溶液显碱性的实验，其在中学化学中具有很重要的地位，可作为初中化学知识的课外拓展，实现初高中衔接的有效平台。

采用现行高中新课标版所述的方法进行实验,在实际操作中存在几点不足：①做“喷泉实验”的操作步骤繁琐。

因做喷泉实验时,需要事先收集好若干瓶氨气待用；而且每做一次喷泉实验都要更换盛满氨气的圆底烧瓶，需重新组装实验装置再做。

②喷泉实验效果有时不理想。

由于氨气易扩散,预先收集好的氨气会泄漏,到使用时导致喷泉效果不好甚至实验失败；由于经典实验方法对收集氨气装置的干燥程度要求高,稍有水分就易导致实验失败。

③经典“喷泉实验”方案会有氨气泄漏,造成环境污染,方法与环保相悖。

由于收集氨气时,部分氨气会逸出而污染环境；当氨气集满,转换装置时也易溢漏而造成污染。

④教材很少演示氯化氢与氨气的白烟实验。

2 研究内容
针对上述传统喷泉实验方法存在的不足。

另外，分液漏斗的活塞一般配套，使用过程中，大多数分液漏斗因活塞损坏就失去了其作用而被废弃。

同时，基于各类文献的调研结果，利用分液漏斗和注射器对氨气的喷泉实验进行了微型化设计，将氨气的制取和收集、氨气的白烟和喷泉等实验设计于一体，具有节约药品，简单易行，实验效率高，可循环使用等优点。

实验主要的改进之处：
1.把氨气的制备、收集及验满、白烟和喷泉实验装置连接成一个整体，操作简单。

2.可节约药品与操作时间。

3.整套实验无有害气体泄漏，不会产生环境污染,符合绿色化学理念。

2.1实验用品
实验仪器：5 mL注射器4支、烧杯、橡胶塞、50 mL 分液漏斗（活塞已坏）实验试剂：蒸馏水、氢氧化钠固体、浓氨水、脱脂棉、浓盐酸、酚酞、红色石蕊试纸
2.2 实验原理
(1)利用浓氨水的挥发性，在浓氨水中加入氢氧化钠固体后，氢氧化钠溶于浓氨水后增大了溶液中氢氧根离子浓度，促进可逆平衡逆移，且溶于水时放出热量，加速了浓氨水的挥发，迅速放出氨气。

NH
3+H
2
O NH
3
H
2
O NH
4
+ + OH-
·
-
·
（2）氨气极易溶于水。

将注射器中的水挤入漏斗内，氨气溶于水，压强减小，大气压将水压入分液漏斗，形成喷泉；采用蘸有水的棉花团吸收多余的氨气；氨气与氯化氢反应，生成氯化铵，便可观察到白烟。

（3）利用氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝来检验氨气是否集满。

2.3 实验装置
实验装置如附图所示
2.4 实验步骤
（1）按附图所示实验装置组装仪器并检查装置的气密性。

检查方法：将注射器A、B、C的活塞推到底部，用止水夹夹住b、c两处，向外拉出注射器C的活塞一段距离后松手，若活塞能回到原来的位置则说明装置的气密性良好。

（2）添加试剂及用品。

向试管中加入少量的NaOH固体，注射器A中吸入2 mL浓氨水，注射器B装有少量的水，注射器C放有蘸有浓盐酸的棉花团和蘸有水的棉花团，注射器D放有蘸有水的棉花团，烧杯中的水滴有酚酞。

（3）制取氨气实验。

用止水夹夹住C处，将注射器A的浓氨水慢慢注入到试管中，分液漏斗内的空气由b处导管排出，待b处湿润的红色石蕊试纸变蓝时，说明氨气已收集满，此时用止水夹夹住b、e两处，取下注射器A，换上注射器D，以吸收多余的氨气。

（4）氨气的白烟实验。

在制取氨气的过程中，其实很难发现注射器C处有白烟产生，此时可以轻轻向内推动注射器C，使浓盐酸挥发出的氯化氢气体进入分液漏斗，便可观察到大量的白烟。

（5）氨气的喷泉实验。

步骤（4）中氯化氢与氨气反应生成的氯化铵固体以极小的颗粒分散，压强减少并不明显，无法形成喷泉。

因而，仍然要向内推动注射器B，使少量的水进
入分液漏斗，打开c处的止水夹，在分液漏斗内即可看到美丽的红色喷泉。

（6）重复实验。

打开b处的止水夹，使分液漏斗的水流入废液杯中，并更换注射器C 中的棉花团，在下方烧杯中补充滴有酚酞的水，重复（3）、（4）和（5）步操作，即可重现红色的喷泉。

3 实验讨论
本实验设计具有实验仪器微型化、实验用品减量化、实验操作简便性、有效防止污染等特点。

（1）采用已损坏的50 mL分液漏斗代替传统的250 mL圆底烧瓶，大大减少了氨气的使用量，起到废物利用，实验用品减量化、污染小等特点。

（2）利用分液漏斗现成的装置优势，巧妙地将氨气的制取、收集、验满、喷泉实验、氨气溶于水显碱性、氨气与氯化氢的白烟实验于一体，操作简便、现象明显、成功率极高。

（3）在实验装置中，采用浸湿的棉花团进行氨气的尾气吸收，吸收效果较好，减少氨气的外逸，降低环境污染。

（4）巧妙利用废弃的注射器针头保护帽套在分液漏斗内的玻璃管处来代替尖嘴玻璃管进行喷泉实验，喷泉效果明显、美观。

（5）该装置大大提高实验效率，可循环使用。

另外，注射器B、C可拆卸进行其他性质实验。

4推广与设想
该装置若略经改装还能在初中化学二氧化碳、高中化学氯气、二氧化硫等演示实验中使用。

总体来说采用废弃的分液漏斗和注射器进行设计，简单、方便、高效，有利于培养学生思维的广阔性、灵活性、批判性和深刻性，帮助学生形成可持续发展的观念。