一器联用的氨气性质实验创新设计

一器联用的氨气性质实验创新设计太原成成中学 樊红莉一、使用教材人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书必修一化学二、实验教学内容“氨气的性质”是人教版必修第四章第四节中研究氮的化合物的重要内容。氨气的性质主要包括：极易溶解于水且溶解的速度快的性质，同时发生反应：氨气与酸的反应；氨气的还原性（氨气的催化氧化）该实验设计通过一套装置、一器联用，综合了氨气的制备，氨气的收集、验满、尾气吸收，喷泉实验，氨气与氯化氢的白烟实验，氨气催化氧化实验，且操作简便、现象明显，极大地引发学生对于氨气性质的研究和讨论的兴趣。三、实验教学目标本节实验教学目标是基于化学学科核心素养下的设计1.宏观辨识与微观探析能通过观察、辨识表现氨气性质的宏观现象，初步掌握氨气的物理、化学性质，并能运用符号表征物质及其变化；2.实验探究与创新意识能对观察记录氨气性质实验的现象进行思考和讨论，能和同学交流实验探究的成果，课后可以提出进一步探究或改进实验的设想；3.科学精神和社会责任在实验探究过程中养成严谨求实的科学态度，树立环保意识，了解氨气与生产、化工等的关系。四、实验试剂及仪器浓氨水水酚酞浓盐酸铂丝三颈烧瓶（带双孔塞1个、单孔塞2个）硬质试管打气球 烧杯（500mL）酒精灯橡皮管玻璃导管 T形玻璃管（2个）弹簧夹（3个）胶头滴管铁架台（2个）五、实验装置及原理1.氨气与酸的反应由于氨气的水溶液显碱性，所以氨气能与酸反应生成铵盐。轻轻挤压胶头滴管的胶头，内部的浓盐酸挥发出氯化氢气体，与鼓入的氨气分子反应成氯化铵固体，出现白烟的现象。2.氨气的喷泉实验本环节包括NH3的制备NH3的收集和验满引发喷泉几个实验环节。NH3的制备采取加热浓氨水的原理（NH3H2O=NH3+H2O），通过向下排空气法（打开弹簧夹k1、k3，关闭k2）收集NH3，当大烧杯中酚酞变红时说明三颈烧瓶内的NH3已经收集满。此时，打开k2，关闭k3，移走酒精灯，关闭k1，停止制取NH3。由于NH3的溶解速率大于的NH3生成速率，从而造成三颈烧瓶内形成负压，引发导气管内有水倒吸并不断上升，形成喷泉。3.氨气催化氧化实验通过打气球将氨气和空气的混合气体鼓入三颈烧瓶，红热的铂丝可以持续保持红热状态。这一现象说明氨气和氧气在催化剂条件下发生反应且放出热量。六、实验演示过程及操作1.连接仪器并检查气密性，量筒量取15mL浓氨水注入硬质试管；2.打开弹簧夹k1、k3，关闭k2，进行鼓气操作，同时轻轻挤压胶头滴管的胶头（预先吸入少量浓盐酸），胶头滴管尖嘴处产生大量白烟。继续鼓气到把三颈烧瓶内的白烟排净；3.酒精灯上将铂丝灼烧致红热，将塞子快速塞到三颈烧瓶瓶口上，然后挤压打气球，继续鼓入氨气和空气的混合气体，铂丝会持续保持红热状态；4.加热浓氨水，当大烧杯中酚酞变红时打开k2，关闭k3，移走酒精灯，关闭k1，停止制取NH3。双孔橡皮塞下端的直型导气管内有水倒吸并不断上升，在三颈烧瓶内形成形成喷泉。5.拔下硬质试管和T型管连接处的橡皮管，打开k3，三颈烧瓶内的水重新流回到大烧杯中，无需拆解装置重复24操作步骤可以再一次演示氨气性质综合实验。七、实验创新要点及效果评价1.教材中关于氨气性质只有喷泉实验设计和氨气与酸反应实验图示，而氨气的催化氧化实验显然是氨气另一个非常重要的性质，对于学生理解氨气是一种重要的化工产品和工业制硝酸的原理具有非常重要的作用。大多数教师的实验改进多单独体现在喷泉实验或氨气的催化氧化实验上，很少将氨气的三个重要性质实验组合在一起的设计。这套装置集氨气与酸反应实验、氨气的制备、收集、验满、喷泉实验以及氨气催化氧化实验浑然一体，一器联用、操作简便、实验现象明显、课堂演示效果佳；2.本实验采用加热浓氨水方法制取氨气，拓展了实验室制氨气的原理；3.整个过程无氨气的泄露，环保无污染，更加适合在教室做演示；4.操作简便、实验效果好，白烟现象、铂丝持续红热现象明显，试验成功率100%；5.尤其是喷泉实验不仅操作简便，不需要预先收集多瓶干燥氨气，且进入的水量可达到烧瓶容积的4/5，更有助于学生观察喷泉现象，