有关含氮元素物质实验的改进及创新

1、有关含氮元素物质实验的改进及创新摘要：以氨气喷泉实验、氨和氯化氢反应、铜与浓硝酸反应三个实 验改进为例，让学生在掌握新知识的同时，借助化学实验，培养观察现象、 分析问题和解决问题的能力；通过实验改进，开发学生潜能，发展学生个 性，拓展学牛视野。关键词：实验改进与创新；氨气喷泉实验；氨和氯化氢反应；铜与浓 硝酸反应文章编号：10057c6629 （2017） 2?c0069?c03 屮图分类号：g633. 8 文 献标识码：b化学是一门以实验为基础的自然学科，高中化学课程标准中明确指出 要“树立绿色化学思想、形成绿色化学的观念”，表明绿色化学思想己成 为化学课程与教学的一项重要的目标和内容。新课

2、改理念中强调要突出化 学实验在教育教学中的重要性。基础教育课程改革纲要（试行）中倡导 学生要主动参与、乐于探究、勤于动手，提高搜集和处理信息、获取新知 识、分析和解决问题以及交流与合作的能力，增强社会责任感；教师应创 设能引导学生主动参与的教育环境，激发学生的学习积极性，培养学生掌 握和运用知识的态度和能力，使每个学生都能得到充分的发展。在高屮化学教学屮，人教版化学1 （必修）教材第四章的氮族元素主 要介绍含氮元素的物质，包括：氮气、氮的氧化物、硝酸及硝酸盐等。元 素化合物在高中阶段属于重要的学习内容，对元素化合物的学习通过化学 实验以及实验改进与创新來展开，有助于学生在学习掌握新知识的同时,

3、 借助化学实验培养观察现象、分析问题、解决问题的能力。通过实验改进, 开发学生潜能，发展学生个性，拓展学生视野，提升学生的科学素养。本 文主要以“氮族元素”为例，介绍几则有关含氮元素物质的实验改进，以 供参考借鉴。1实验室制氨气及喷泉实验的改进仪器：小试管、胶头滴管、圆底烧瓶（集气瓶等）、带导气管的单孔 塞、矿泉水瓶、棉花、银子药品：氯化镀、氢氧化钠、浓氨水，红色石蕊试纸（或浓盐酸）、水 原理：naoh固体溶于水放热，促进nh37h2o分解放出nh3。改进方案（见图1、2）：改进优点：（1）教材屮的实验方案是对混合物氯化镀和氢氧化钙固体加热制备 氨气，反应装置需要酒精灯进行加热1；而本改进实验

4、装置简单，操作 方便，不需要加热装置，只需要向盛有氯化鞍和氢氧化钠混合物的试管中 加入浓氨水于常温下即可快速制备氨气。（2）喷泉实验改进后，实验现象明显，通过矿泉水瓶变形，可让学 生直观地看到瓶内外形成了压强差。2氨气和氯化氢反应实验的改进实验仪器：小试管、橡胶塞、注射器针头、棉花药品：浓氨水、浓盐酸、冷水 原理：浓氨水和浓盐酸易挥发，气体相遇形成白烟。nh3+hc1二nh4c1改进方案（见图3）：改进优点：（1）实验仪器常规，操作过程简单。（2）药品用量少，只需向棉花上滴几滴浓氨水或浓盐酸，现象明显。（3）实验在密闭仪器中进行，气体不会逸出，不会污染环境，体现 绿色环保理念。替代仪器：用带瓶

5、盖的广口瓶，分别向瓶盖内部和瓶底部滴几滴浓氨 水和浓盐酸即可（也可将广口瓶换成培养皿）；或用橡胶管连接的2个干 燥管，挤压胶头滴管使少量浓盐酸或浓氨水进入干燥管屮，打开止水夹， 观察现象即可（如图4）；也可用图5装置进行该实验，两支注射器分别装 浓盐酸和浓氨水，推动注射器压缩柄使少量试剂进入试管中即可观察实验 现象。这些仪器改进均使氨和氯化氢反应在密闭容器屮进行，不会污染环 境，虽然药品用量极少，但现象非常明显。3铜与浓硝酸反应实验的改进3. 1 改进 一 2仪器：烧杯、2支塑料注射器（规格：5ml和20讥）、塑料输液袋（规 格：looml）药品：细铜丝、浓硝酸、蒸憎水实验原理：铜与浓硝酸反应

6、产牛红棕色气体二氧化氮，二氧化氮遇水反应产牛无色气体一氧化氮，一氧化氮遇空气乂变为红棕色气体二氧化氮。cu+4iin03 （?猱?二cu （n03） 2+2n02 t +2ii203n02+h20二2hn03+n02n0+02二2n02改进方案（见图6）：用一注射器吸取少量浓硝酸（约2ml）注入空的透明塑料输液袋。将 细铜丝绕成圈放于另一注射器内，排除空气，插入上述装有浓硝酸的塑料 输液袋，抽提注射器压缩柄使袋内浓硝酸进入针筒内。观察反应现象一段 时间后，按下注射器压缩柄，使注射器内的气体、液体进入输液袋内，拔 岀注射器。用注射器向输液袋中注入蒸纟留水（约10ml）,充分振荡，产生 的红棕色气

7、体n02与h20充分反应，观察到红棕色气体变为无色气体noo 再用注射器向输液袋中注入空气（约15ml）（注：此时不振荡），no与02 反应，观察到无色气体乂变为红棕色气体n02。充分振荡，观察到红棕色 气体又变为无色气体n0。改进优点：（1）实验装置简单，不仅节约材料和药品，且操作方便，现象明显, 具有趣味性。（2）实验便于控制，可随时停止，操作安全。（3）突出环保意识，虽然实验中产生n0和n02都是有害气体，但在整个实验中没有泄 漏，口尾气处理在密闭的体系内进行，不会造成环境污染，实现了实验的 绿色化。（4）输液袋还可以作为n02气体的储存装置，便于取用。（5）该装置具有多功能性：可作为n

8、02和naoh溶液反应、n0与n02 混合气体和naoii溶液反应、化学平衡移动知识中n02和n204相互转化的 实验装置，探究铜和浓硝酸反应溶液的颜色变化等。3.2改进二仪器：大试管、小试管、橡胶塞2个、带胶头滴管的橡胶塞1个药品：铜片、浓硝酸、浓氢氧化钠溶液实验原理：铜与浓硝酸反应产生红棕色气体二氧化氮和硝酸铜溶液，二氧化氮遇 氢氧化钠溶液反应被吸收，硝酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应产生蓝色沉 淀。cu+4hno3 (浓)=cu (n03) 2+2n02 t +2h202no2+2naoh二nano3+nano2+h2ocu (n03) 2+2naoh二cu (oh) 2 i +2nan03改

9、进方案(见图7)：将放冇铜片的小试管放入盛冇少量naoii溶液的大试管中，塞紧带胶 头滴管(滴管内盛有浓硝酸)的橡胶塞，挤圧滴管滴入几滴浓硝酸于小试 管中与铜片接触，观察到有红棕色气体产牛；停止反应时，倾斜试管使大 试管中的氢氧化钠溶液与小试管中的溶液混合即可。改进优点：(1) 实验操作简单，现象明显，在密闭体系中进行实验，对环境无 污染，实现零排放，有利于学生树立环保意识。(2) 通过实验，让学生从氧化还原理论知识的角度，了解产物n02和氢氧化钠的反应，掌握n02的尾气处理方法。(3) 倾斜该装置，使小试管内反应后的溶液和大试管中的溶液接触, 观察现象一一产生蓝色沉淀，引导学生分析推断其原因

10、，bp：产物cu(n03) 2溶液和naoh溶液发生了反应。可将大小不同的两个试管换成其他仪器，如不同大小的培养皿3, 或内部放小试管的广口瓶4(见图8),或连续反应装置5等。化学实验是高中化学教学的重要手段，借助化学实验学生不仅可以学 习掌握新知识，还可通过发现和改进化学实验的问题有助于培养学生的实 验设计、改进与创新能力、实验观察能力、实验操作能力及表达能力，有 助于培养学生创造性思维，开发学生潜能，发展学生个性。作为一线化学 教师，在日常教学活动中，？?重视对教材屮现有的化学实验的改进与创新。参考文献：1宋心琦主编普通高中课程标准实验教科书?化学1 (第三版)m 北京：人民教育出版社，2007.代黎娜，王小庆铜与浓硝酸反应实验的创新j 中国现代教育装 备，201