解析高中氨气喷泉实验的创新设计

氨的反复变色喷泉实验设计与教学思考实验是科学教育的重要组成部分，其在激发学生学习科学、认识自然规律中不可或缺。

为了促进学生学习科学和认识自然规律，本文重点介绍了“氨的反复变色喷泉实验”的设计与教学思想。

氨是一种常见的有机化合物，有丰富的化学性质。

在实验中我们使用盐酸和氢氧化物将氨与其他化合物结合，形成颜色变化，形成一种变色喷泉反应。

实验原料：氨、盐酸、四氢呋喃、氢氧化钠、泡沫凝胶、硅胶。

“氨的反复变色喷泉实验”的实验操作：（1）将氨放入实验管中，加入盐酸和四氢呋喃，摇动拌匀后放置一段时间，使溶液有明显的光亮变化；（2）将氢氧化钠放入泡沫凝胶中，将硅胶放入实验管，然后将氢氧化钠和泡沫凝胶的混合液慢慢流入实验管，（3）慢慢搅拌实验管，观察氨的颜色变化，形成变色喷泉反应。

进行变色喷泉的教学时，我们首先在课堂上让学生分析实验过程及其物理化学原理，包括氨能够发生反应的原因以及反应本身可能发生的物理和化学变化。

然后，我们让学生充分理解在此实验中，一种特殊物质（氨）能够与不同的物质结合，导致颜色的变化。

同时，也引导学生思考，在实验中若是氨的浓度过高会有何影响，或者如果改变添加的物质，可能会发生什么样的变化。

在“氨的反复变色喷泉实验”教学中，学生掌握了丰富的知识：一是理解实验室操作的技术，如掌握氨的制备和操作，搅拌操作；二是理解反应过程，包括氨反应及其原因，掌握了反应中涉及的物理和化学变化；三是掌握反应的调控技术，包括改变浓度和添加物质会发生什么变化。

总之，通过“氨的反复变色喷泉实验”能够培养学生的科学素养，提高他们理解科学知识的能力以及对实验室技术的掌握能力，从而促进他们对科学知识的全面掌握，同时也能够培养他们实践能力。

《喷泉实验》创新设计一、实验目的实验室制取氨气是普通高中课程标准实验教科书化学必修1中作出明确要求的气体实验室制备。

氨气的喷泉实验是化学实验中的一个重要的性质实验。

按照常规的做法，参照书中的相关讲述，在较短的时间内完成这两个实验有难度。

特此对该实验进行了改进。

改进后的实验能在5分钟以内完成，实验操作简单，现象明显，不仅体现了实验的真实性、直观性，更能帮助学生理解、记忆氨气的性质。

二、实验仪器及试剂10 mL塑料针筒一个，250mL烧杯一个，25mL锥形瓶一个，100mL集气瓶一个，用完的中性笔芯2-4根，湿润的PH试纸，双孔塞一个，单孔塞一个，铁架台酚酞溶液，氢氧化钠溶液，NH4Cl粉末三、实验仪器装置图及仪器的组装说明湿润的PH试纸附于集气瓶内侧，锥形瓶位于带孔隔板上方，按照图示组装实验装置；四、实验操作打开止水夹A、B，将氢氧化钠溶液注入装有NH4Cl粉末的锥形瓶中，立即可观察到有气泡生成，说明该反应非常剧烈；然后注意观察附于集气瓶内壁的湿润PH试纸，通过试纸不同部位颜色的变化可判断集气瓶中收集到的氨气的量，当试纸下端变色后，关闭止水夹B，待氨气制取装置内反应快要结束时关闭止水夹A。

此时，集气瓶中已收集满氨气。

向烧杯内滴入几滴酚酞。

取下止水夹B，通过挤压止水夹B处的橡胶软管，使集气瓶内的氨气与烧杯内的水接触，从而使集气瓶内和外界形成压力差，便能观察到集气瓶中有红色的喷泉产生。

五、改进的意义首先，这套装置能在较短时间内做完氨气的制取实验和喷泉实验，为老师上课赢得了更多的时间；其次，实验装置所需仪器都为常规仪器，实验操作简单，有利于组织学生开展分组实验；再次，实验中用用完的中性笔芯代替玻璃试管，实现了废物再利用，用针筒滴加代替玻璃漏斗可有效阻止氢氧化钠溶液对玻璃仪器的腐蚀；最后，该装置利用氨气密度比空气小、溶于水显碱性的性质，在集气瓶内附上湿润的PH试纸，能直观的判断集气瓶中收集到的氨气的量。

2020年第10期教育与装备研究实验教学氨的喷泉实验创新设计谭文生㊀袁彦杰摘㊀要:从高效㊁简便㊁节约㊁环保等目的出发,设计制作了将制气㊁集气㊁喷泉集于一体氨喷泉实验演示装置,可在不拆卸装置的前提下,连续实施喷泉实验,解决了教师课前制备氨气所带来的不方便及因氨气易泄露造成课堂演示不成功的烦恼㊂关键词:氨气;喷泉;实验装置;创新设计谭文生,四川省攀枝花市第三高级中学校,高级实验师;袁彦杰,四川省攀枝花市第三高级中学校,一级教师㊂㊀㊀一㊁实验目的美丽的喷泉是深受高中学生青睐和欢迎的实验㊂该实验的原理是利用氨气是一种极易溶于水的气体,在事先集满了氨气的烧瓶中用滴管挤入少量水后,氨气溶解于挤入的水中,致使烧瓶中的压强骤然减小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水(滴有酚酞溶液)被压入烧瓶内,从而形成了美丽的红色喷泉㊂按课本装置进行实验需要实验员事先在烧瓶中收集氨气,然后由教师带进课堂演示㊂此流程存在的问题主要有:为了保证收集足够满的氨气,往往要加大药品用量,造成药品和氨气浪费多;提前收集的氨气用于课堂正式演示时,因泄漏原因导致实验现象不明显;当教师在多个班级授课时,因担心失败为慎重起见往往会准备多套装置,费时费力;事先收集的氨气学生也不明氨气的制备过程,实验欠缺完整㊂为克服以上缺陷,笔者从高效㊁简便㊁节约㊁环保等目的出发,设计制作了将制气㊁集气㊁喷泉集于一体氨喷泉实验演示装置㊂㊀㊀二㊁实验用品抽滤瓶㊁125mL 分液漏斗㊁粗玻璃管㊁导管㊁带活塞的导管㊁橡皮塞㊁滴管㊁乳胶管㊁镊子㊁洗耳球㊁酚酞溶液㊁浓氨水㊁氢氧化钠固体㊁蒸馏水等㊂㊀㊀三㊁实验装置图(见图1)图1㊀新设计的实验装置本装置利用分液漏斗的结构特点,通过橡胶塞和导管,以分液漏斗为中心,上连粗玻璃54实验教学教育与装备研究2020年第10期管,下连抽滤瓶㊂安装时需注意各导管伸出橡胶塞的长度要合适,其中位于分液漏斗中的导管B只要略伸出橡胶塞约1mm即可㊂伸入粗玻璃管内的滴管和分液漏斗的出液管要相互错开㊂㊀㊀四㊁实验操作①装置准备㊂在抽滤瓶中装入适量蒸馏水,并滴入几滴酚酞试液;在玻璃管内加入4~ 5g氢氧化钠固体,胶头滴管吸满一滴管浓氨水,按图1所示塞紧橡胶塞连接好仪器并检查装置的气密性完好㊂②制气和集气㊂打开活塞1和活塞2,用手挤压滴管胶头的滴管向粗玻璃管中加入适量的浓氨水㊂这时可以看到浓氨水和氢氧化钠固体接触后立即有气泡放出(产生氨气)㊂氨气通过分液漏斗的出液管进入分液漏斗中,并利用向下排空集气法收集于分液漏斗中,分液漏斗中空气由导管B排出(管口出现气泡)㊂待抽滤瓶溶液表面开始变红,说明分液漏斗中的空气已排完,关闭活塞2㊂③喷泉实验㊂关闭活塞2,用洗耳球经抽滤瓶支管口鼓入适量空气,使抽滤瓶中的溶液经导管A喷入分液漏斗中,从而使分液漏斗内压骤减(原因是有部分氨气溶于喷入的水中)㊂立即取下洗耳球,则抽滤瓶与外界空气相通,溶液在外界大气压的作用下由导管A连续喷出,在分液漏斗内形成红色的喷泉㊂④重复演示㊂待喷泉实验结束后,取下胶头滴管,打开活塞1和活塞2,分液漏斗内的溶液又回流至抽滤瓶㊂重复以上操作,不需干燥分液漏斗,又可再次进行喷泉演示㊂㊀㊀五㊁实验设计的优点①实验集成度高㊂本实验充分利用分液漏斗的结构特点通过上下两端连接相关仪器组装成装置,将氨的制气㊁集气㊁喷泉集于一体完成,达到了实验的完整性,可以使学生整体学习氨气的制备和性质,更加有利于加强学生对实验原理的理解和创新意识的培养㊂②实验操作简便㊂利用本装置做喷泉实验,不需要铁架台等夹持装置,不需要课前收集氨气,也不让担心气体会泄漏㊂课堂正式演示时,只需通过打开或关闭活塞,即可实现各步操作的自动化(自动验满㊁自动喷发),1~2min左右即可完成一次喷泉实验㊂实验一气呵成,既简化了实验操作,也大大节约了实验时间㊂③实验效果好㊂一滴管(1mL~2mL)浓氨水和氢氧化钠固体反应产生的氨足够充满125mL的分液漏斗瓶,喷发效果相当明显,可使分液漏斗内的水接近满瓶,实验成功率高㊂④绿色环保㊂整个实验处于全封闭状态,当分液漏斗内充满氨气后,多余的氨气可被抽滤瓶内的水吸收,可有效避免氨气外泄到空气中污染环境,体现了绿色化学的理念,有利于加强学生环保意识的培养㊂⑤多班共享㊂演示器一经组装好后,可在不拆卸装置的前提下,再次实施集气和实现喷泉实验㊂这样一套装置可以多次重复用于各班教学,省时省力省药品㊂参考文献:[1]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书化学必修1[M].北京:人民教育出版社,2007:97.64。

氨气喷泉实验“一体化、连续化”创新设计摘要：利用加热浓氨水来制备氨气，并通过氨气接触水迅速形成负压，巧妙地实现氨气的制备和喷泉实验一体化。

实验时药品用量少，不需要干燥仪器，通过简单的排液和洗涤，就可连续多次形成明显的喷泉现象，绿色环保无污染。

关键词：氨气制备；喷泉实验；一体化；连续化氨气的喷泉实验是高中化学较为重要的演示实验之一，也是同学们比较感兴趣的实验。

该实验是通过在干燥的烧瓶中集满氨气，用胶头滴管向烧瓶中挤入少量水来触发喷泉，用以验证氨气极易溶于水的性质。

但在教学过程中，笔者发现该实验对装置的干燥程度要求很高，一旦烧瓶不够干燥，喷泉就很难引发，导致实验失败；并且在多班连续教学时，提前收集多瓶氨气，往往会有氨气外逸，造成空气污染并且喷泉效果不佳。

因此，有研究者设计了氨气的制备和喷泉实验一体化装置[1-3]，笔者也进行了反复研究与实践，同样实现了氨气制备和喷泉实验的一体化。

相对于已有改进方案，笔者的改进方案，更加节约药品，操作更为简易，加一次药品即可进行多次实验，更有利于多班连续教学演示，效果很好，并于2019年荣获深圳市实验创新二等奖。

一、实验原理1 .反应原理：2 .喷泉原理：加热浓氨水制得氨气，使之进入锥形瓶中，待锥形瓶集满氨气后，氨气会逸出到盛水的烧杯中，此时停止收集氨气，由于氨气极易溶于水，使锥形瓶内形成负压，从而引发喷泉实验。

二、实验仪器和药品1.实验仪器：（见图1）2.实验药品：浓氨水、酚酞溶液、蒸馏水。

三、实验过程1.实验准备：①利用乳胶管和输液管瓶塞穿刺器部位自制导液管，利用注射器针头和乳胶管、导气管自制氨气进气管；②按图连接好装置。

2.微热法检查装置气密性：关闭止水夹2，打开止水夹1，微热试管，可观察到烧杯中有气泡产生，停止加热，一段时间后，输液管中液柱上升，最终液面稳定，说明气密性良好。

3.装药品：向试管中倒入大约5mL浓氨水，烧杯中盛2/3体积的蒸馏水，滴加4滴酚酞溶液。

高中化学中氨气的喷泉实验创新设计作者：刘娟来源：《中国科技教育》2017年第02期简介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，并证明其水溶液呈碱性的精彩实验。

它是高中化学教学过程中的一个重要的演示实验，也是高考常考的考点之一。

这个实验新奇、有趣，能极大地调动学生的学习兴趣，从而喚起探求新知识的欲望。

但按照教材提供的方案进行实验，效果不理想，氨气容易逸散造成环境污染。

我在教学实践中尝试性地探索改进方案，终于寻找到一种实验现象明显、可操作性强的氨气喷泉实验新方法。

实验仪器及材料饮料瓶、尖嘴玻璃导管、短玻璃导管、橡皮塞、橡胶管、软胶管、小药瓶、圆底烧瓶、自制单向阀、点滴输液管的滴斗、注射器、浓氨水、氢氧化钠固体、酚酞试液、水。

实验装置组成见图1，实物照片见图2。

创新点把气体的收集和喷泉实验的装置连接成一个整体，无需先收集氨气，操作简单易于进行，实验成功率高。

节约时间和药品，整个实验可在3分钟内完成；药品用量少，实现了实验的微型化。

整个装置气密性好，避免了对环境的污染。

制备原料简单常用，造价便宜，合理利用了一些废弃物。

尖嘴处经过特殊处理，能多层次喷泉。

实验原理利用浓氨水的挥发性，在其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。

氨气极易溶于水。

将塑料瓶中水挤入烧瓶，氨气溶于水，瓶内压强迅速减小。

大气压将塑料瓶中水压入烧瓶，形成美丽的喷泉。

实验操作和现象准备工作连接好仪器，检查气密（通过B向整套装置中注入空气，若D中有气泡产生，证明气密性良好）。

向C装置中加满水，并向其中滴几滴酚酞，盖好E的胶帽，盖好C的瓶塞。

向A中加入2g Na0H固体，向B中吸入5mL氨水，连接好A、B装置。

向D装置中注入适量的水并向其中滴几滴酚酞，使其恰好没过单向阀下端，安装好D装置。

开始实验推压B的柱塞，向A中缓慢注射氨水，产生的NH，经过单向阀进入E圆底烧瓶，D中有大量的气泡排出，我们会先看到下端小滴斗溶液先变红，当看到上端小滴斗溶液也变得微红后，说明圆底烧瓶内氨气已基本充满，此时关闭止水夹，挤压C，使少量液体进入F中，打开E胶帽，就会出现红色喷泉。

Җ㊀甘肃㊀马㊀龙㊀㊀化学是一门以实验为基础的学科,而化学实验的创新设计是中学化学课堂教学研究的努力方向．高中课本中 氨气的喷泉实验 就是一个例证,在教学过程中每次实验出现漂亮的喷泉现象时,学生总是惊叹不已,极大地调动了学生的学习兴趣,从而激发了学生的求知欲望．基于创新理念指导,笔者对教材实验进行了改进,使实验操作更加简单方便,现象也更加明显,便于课堂演示．１㊀问题的提出１)教材中氨气的制取与喷泉实验分开进行,装置如图１,组装复杂㊁操作烦琐．若课前先制取氨气,然后在课堂教学时再演示喷泉实验,往往会因氨气缓慢泄漏㊁潮湿等因素造成实验演示失败．若在课堂教学过程中边制取氨气边演示喷泉实验,耗时多,影响课堂学习效率．图１２)课堂上依据教材装置和原理制备氨气,并演示喷泉实验,多余的氨气未进行尾气处理,释放在教室中,污染环境,影响教师和学生的身体健康,不符合绿色化学理念．２㊀喷泉实验课堂演示的创新设计２ １㊀实验创新设计所需器材上边缘打孔的塑料瓶(矿泉水瓶或可乐瓶)㊁小试管㊁注射器㊁输液管㊁尖嘴长玻璃管㊁橡胶管㊁双孔橡皮塞㊁加长３号针头．２ ２㊀药品浓氨水㊁氢氧化钠固体㊁酚酞溶液㊁水．２ ３㊀创新设计原理１)气体制备原理,利用浓氨水的不稳定性,且存在平衡移动N H ＋４＋O H －⇌N H ３ H ２O ⇌N H ３＋H ２O ,加入氢氧化钠固体,溶解放热且氢氧根离子浓度增大,平衡进一步正向移动,促使氨气快速放出．２)引发喷泉实验原理,挤压塑料瓶,使少量水进入圆底烧瓶,快速溶解氨气,使内压瞬间减小,塑料瓶中滴有酚酞的水进入烧瓶,形成喷泉．２ ４㊀操作步骤１)按图２组装实验仪器．㊀图２２)检验装置的气密性．微热小试管,插入塑料瓶中的导管产生气泡(塑料瓶中盛有水),冷却后形成一段水柱．３)向小试管中加入适量的氢氧化钠固体,塑料瓶的水中滴入少量酚酞,重新安装好装置．用注射器吸取２m L 浓氨水,并通过橡皮塞注入小试管里,这时可看到小试管中快速产生气泡,烧瓶中的空气从输液管排出,用湿润的无色酚酞试纸检验,当试纸变红时,用输液器止水夹关闭出口．４)待小试管不再有气泡产生,用一只手的食指堵住塑料瓶上边缘的进气孔,另一只手挤压塑料瓶使少量的水进入烧瓶,即可形成美丽的喷泉．２ ５㊀实验创新的优点１)把气体的收集和喷泉实验的装置连成一个整体,无须事先收集氨气,实验仪器组装简捷,操作简单,易于课堂演示,实验成功率高．２)节约时间和药品,整个实验可在５m i n 内完成,药品用量少,提高课堂的学习效率．３)本实验不仅能证明氨气极易溶于水且水溶液显碱性,而且能证明浓氨水不稳定,且存在平衡移动,启发学生应用平衡移动原理解释由于氢氧化钠固体的加入促进了氨气快速放出．４)整个实验过程在封闭环境下进行,无氨气外泄,绿色环保,符合绿色化学理念的要求．２ ６㊀实验操作过程注意事项１)所加药品的量需根据烧瓶的大小进行适当调节．２)装置气密性要良好,烧瓶要干燥．(作者单位:甘肃省金昌市第二中学)８７。