連續(xù)制取氨氣的環(huán)保型實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

潘祥泰

針對教學(xué)中需要制取大量的氨氣時(shí)裝置出現(xiàn)的不足，本著操作簡單又容易推廣的原則，利用易得的器材自制了一套快捷制取和收集氨氣的實(shí)驗(yàn)裝置，可為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)節(jié)省時(shí)間。

1 設(shè)計(jì)緣由

1.1 氨的噴泉實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，3個(gè)版本的教材中都有的實(shí)驗(yàn)。教材是這么描述的：“在干燥的燒瓶里充滿氨氣，用帶有玻璃管和滴管（滴管里預(yù)先吸入水）的塞子塞緊瓶口。倒置燒瓶，使玻璃管插入盛有水的燒杯（預(yù)先在水里滴入少量酚酞溶液）。輕輕擠壓滴管，使少量水進(jìn)入燒瓶。觀察并描述現(xiàn)象。分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因及可能得出的結(jié)論”。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)需強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)要求：一是圓底燒瓶必須干燥，二是燒瓶必須充滿氨氣且不漏氣。

1.2 氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法

教材中將此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容放在氨氣性質(zhì)之后單獨(dú)列出。表述如下：在實(shí)驗(yàn)室里常用氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)制取少量氨；用向下排空氣法來收集并用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)氨氣是否收集滿。

在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有以下問題。

（1）如果用教材中方法來制取和收集氨氣，收滿1瓶250 ml燒瓶的氨氣至少需要5 min的時(shí)間。

（2）常常會(huì)因?yàn)楸４娌簧剖拱睔庖萆⒍鴮?dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，因此教師在每個(gè)班上這節(jié)課時(shí)都會(huì)做1～2次“氨的噴泉實(shí)驗(yàn)”，這就要求實(shí)驗(yàn)教師在課前制備幾瓶氨氣備用。

（3）需要的氨氣量越大，意味著消耗的藥品越多，耗時(shí)越長，大試管破裂的也越多，造成的空氣污染就越大，對實(shí)驗(yàn)教師身體健康的危害也越大。

為此，如何快速制取和收集大量的氨氣，以供任課教師上課使用，是擺在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師面前的一項(xiàng)難題。

筆者經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)，不斷的改進(jìn)，設(shè)計(jì)和制作成了一套連續(xù)制取氨氣的環(huán)保型實(shí)驗(yàn)裝置，特別適用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師臨時(shí)準(zhǔn)備大量的氨氣時(shí)使用。

2 連續(xù)制取氨氣的環(huán)保型實(shí)驗(yàn)裝置

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

20 ml注射器、錐形的玻璃瓶（生活廢棄品）、30粒玻璃珠（目的防止液體被沖到導(dǎo)管口）、圓底燒瓶、玻璃導(dǎo)管、雙孔橡膠塞、乳膠管、止水夾、三通管、小漏斗、150 ml燒杯、50 ml小燒杯、濃氨水、氫氧化鈉、酚酞試液、蒸餾水。

2.2 儀器裝置圖

儀器裝置圖如圖1所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）如圖1所示連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢驗(yàn)裝置的氣密性。

（2）錐形瓶內(nèi)放入5～10 g固體氫氧化鈉與30粒玻璃珠，在注射器內(nèi)裝入10～20 ml濃氨水，大燒杯內(nèi)裝入20 ml水，滴入酚酞試液，放入漏斗，小燒杯內(nèi)加入約10 mI左右的水，并滴加酚酞試液。

（3）打開止水夾a，關(guān)閉止水夾b，用注射器往錐形瓶中注入2 ml濃氨水；當(dāng)看到小燒杯內(nèi)酚酞試液變紅，說明氨氣已收集滿，當(dāng)錐形瓶內(nèi)反應(yīng)基本結(jié)束時(shí)，關(guān)閉止水夾a，打開止水夾b，多余氨氣被燒杯中的水吸收。

（4）取下圓底燒瓶用橡膠塞塞緊備用，更換一個(gè)圓底燒瓶，再更換小燒杯里的酚酞試液，重復(fù)步驟3繼續(xù)收集氨氣。一般可以收集滿5～8瓶氨氣。

（5）收集完畢，氫氧化鈉的液體可以回收，再利用。

3 實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)

3.1 省時(shí)省器材

原氨氣制備的準(zhǔn)備工作較繁雜，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長；改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置，操作便利，極大地縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，大大縮短了實(shí)驗(yàn)教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

3.2 可控性強(qiáng)

氫氧化鈉與玻璃珠的混合，防止了氨氣分解速度過快時(shí)液體被沖到導(dǎo)管口，用注射器來控制濃氨水的加入量，使得反應(yīng)速率適中。氣體收集也可以定量化，任意收集幾瓶都可以。

3.3 環(huán)保無污染

盡可能的避免了氨氣排放到空氣中，環(huán)保無污染，符合綠色化學(xué)的理念。

3.4 現(xiàn)象明顯

本實(shí)驗(yàn)裝置可以保證燒瓶充滿氨氣，教師做噴泉實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象非常明顯，噴泉后進(jìn)入燒瓶內(nèi)溶液的體積可達(dá)燒瓶體積90%以上，實(shí)驗(yàn)成功率高。

3.5 用途廣泛

本實(shí)驗(yàn)裝置不僅可以制取和收集大量的氨氣，還可以用氧氣、氯氣、氯化氫、乙炔等不需要使用加熱法制取和收集的氣體。