多组喷泉实验创新设计
徐文娟
（宁夏六盘山高级中学，银川，750002）
二、实验目的
氨气的喷泉实验是中学化学教材中既有趣又值得回味的实验，在高中化学教学中具有重要地位。但在教学中，不易将氨气的实验室制备（加热氯化铵与消石灰固体混合物）、收集以及喷泉实验融为一体。笔者经长期探索与尝试，设计出本实验装置。它不仅能够快速制备收集氨气，引发氨气的喷泉实验、喷烟实验（氨气和浓盐酸）、倒吸实验（硫酸铜溶液和碱溶液）（大约2.5分钟），同时还能利用此装置继续完成其他气体的喷泉实验，如CO 2和NaOH
浓溶液引发的喷泉（大约3分钟）。本实验装置，简单便捷，耗时短，能同时完成多组实验，实验现象明显，没有氨气泄露，符合绿色化学理念。适于教师演示，也适合学生合作完成。
三、实验仪器及试剂
1. 实验仪器：
5mL 塑料针筒两个，10mL 、20mL 塑料针筒各一个；圆底烧瓶三个；锥形瓶一个，分液漏斗一个；双孔塞三个；三叉管一个；铁架台一个；洗耳球一个，橡皮导管和烧杯若干。
2. 实验试剂：
（1）氢氧化钠固体、浓氨水、浓盐酸、硫酸铜溶液、酚酞试液、红色石蕊试纸；
（2）碳酸钙固体、稀盐酸、NaOH 浓溶液。
四、实验仪器装置图及仪器的组装说明
如图所示连接装置，依次进行如下操作：制备收集氨气，引发氨气的喷泉实验、氨气与浓盐酸的喷烟实验，硫酸铜稀溶液的倒吸实验、制备收集二氧化碳、二氧化碳的喷泉实验。
五、实验操作部分
【操作步骤】（注：具体操作过程见仪器组装图和文字说明）
步骤一：安装装置，检查装置气密性。如图所示组装好装置。用打开K1、K3和K4，关闭K2，用洗耳球向1号圆底烧瓶内注入空气，若小烧杯中有气泡冒出，说明气密性良好，可进行下一步骤的操作。
步骤二：氨气的制备与收集。在盛有水的小烧杯中放入一两片红色石蕊试纸。向盛有固体NaOH 的1号圆底烧瓶中注入浓氨水，会看到小烧杯中有大量气泡冒出。若小烧杯中的红色石蕊试纸变蓝色，说明氨气已收集满。停止向1号瓶中注入浓氨水，关闭K1和K4。
步骤三：氨气的喷泉实验。向已收集满氨气的2号瓶内用针管注入3毫升左右的水，打开K2，大烧杯中的无色酚酞溶液迅速喷向2号瓶，形成美丽的红色喷泉。
步骤四：喷烟实验。向1号圆底烧瓶中注入少量浓盐酸，立即会有白烟产生，白烟为氯化铵的固体颗粒。1号瓶内气压减小，产生负压。
步骤五：倒吸实验。关闭K3，打开K1和K4。利用三通管，将1号瓶与盛有硫酸铜稀溶液的3号瓶连通。浅绿色的硫酸铜稀溶液迅速被倒吸到1号瓶中，生成蓝色氢氧化铜沉淀。
步骤六：排水洗涤。打开K4，2号瓶内的红色溶液，从其下端的导管排出到小烧杯后，用大针管向2号瓶中注入清水，用水洗涤2号瓶一到两次。
步骤七：CO 2的制备与收集。撤去3号瓶，改换盛有碳酸钙的固体粉末的4号锥形瓶，制
取和收集二氧化碳气体。打开旋塞，向4号锥形瓶中缓慢注入稀盐酸，盛有紫色石蕊试液的
烧杯中立即有气泡冒出。一段时间后，紫色的石蕊试液变红色，说明，二氧化碳已收集满。关闭K4。
步骤八：用针管向2号瓶中注入氢氧化钠浓溶液后，打开K2和K3，会看到红色酚酞溶液再次被喷入2号瓶中形成美丽的喷泉。由于二氧化碳为酸性气体，可以观察到红色喷泉颜色逐渐变浅。
步骤九：拆卸装置。
【说明】实验成败关键
1. 装置要保证干燥，气密性良好；
2. 制取氨气或CO 2要尽量将气体收集满；
3. 开关止水夹要注意次序和开关速度；
4. 氨气的收集采用上端进氨气，下端排空气；CO 2采用从下端进CO 2气体，上端尖嘴导管
处排空气。
5. 巧用三通管连通仪器和妙用针管的多重功能。
六、装置改进的意义
第一，省时环保。鲁教版必修一中关于氨气的制备与喷泉实验一方面准备工作繁杂，实验耗时较长。另一方面制备的氨气往往会因漏气，潮湿等导致喷泉实验效果不理想。同时，教材上制取氨气时，会使氨气泄露在空气中，不符合绿色化学的理念。改进后的实验装置，操作便利，极大地缩短了实验时间，为教师课堂演示赢得时间。同时，尽可能避免氨气排放到空气中，环保无污染，符合绿色化学的理念。
第二，内容新颖。本实验能让学生学会实验室一种快速制取氨气的方法和原理。实现氨气的制备、收集、物理性质、化学性质检验一体化操作。同时，还能将氨气喷泉实验的原理进行拓展迁移，继续用CO 2和氢氧化钠浓溶液实现喷泉实验，使学生加深对喷泉实验原理的认
识，进一步开阔视野。
第三，现象明显。本实验现象非常明显，颜色变化多样。现象一：无色酚酞溶液遇到碱性物质会变成红色。氨气引发的喷泉实验，会使无色的酚酞试液形成美丽的红色喷泉。现象二：浓盐酸遇到浓氨水会有白烟产生。因此，向氨气的发生装置中注入浓盐酸，会产生喷白烟现象。现象三：硫酸铜溶液遇碱会生成美丽的蓝色氢氧化铜沉淀。将盛有硫酸铜的稀溶液与氨气的发生装置连通，会产生剧烈的倒吸现象，并生成蓝色的氢氧化铜沉淀。现象四：二氧化碳为酸性气体，其与氢氧化钠浓溶液引发的喷泉，会使得烧杯中的红色酚酞溶液再次形成美丽的喷泉，但是溶液颜色会变浅，形成粉红色的喷泉。
第四，生动有趣。本实验操作简单，现象明显，渗透化学知识和物理知识，便于教师课堂演示，也便于学生进行探究性学习，如探讨喷泉实验的原理，探究各种现象产生的原因，讨论可形成喷泉的固体和液体，以及进行装置的再次改进等等。由于本实验现象明显，颜色变化分明，还可进行趣味实验。
第五，拓展空间广阔。本实验可连续进行多组喷泉实验，为学生深入认识喷泉实验原理，进行拓展迁移，灵活应用，进行多组气液间的喷泉实验提供开阔的拓展空间。除按氨气和酚酞溶液、二氧化碳与浓碱溶液的喷泉实验外，还可进行HCl 与水、二氧化硫与浓碱溶液、氯气与浓碱溶液等引发的喷泉实验。
多组喷泉实验创新设计
徐文娟
（宁夏六盘山高级中学，银川，750002）
二、实验目的
氨气的喷泉实验是中学化学教材中既有趣又值得回味的实验，在高中化学教学中具有重要地位。但在教学中，不易将氨气的实验室制备（加热氯化铵与消石灰固体混合物）、收集以及喷泉实验融为一体。笔者经长期探索与尝试，设计出本实验装置。它不仅能够快速制备收集氨气，引发氨气的喷泉实验、喷烟实验（氨气和浓盐酸）、倒吸实验（硫酸铜溶液和碱溶液）（大约2.5分钟），同时还能利用此装置继续完成其他气体的喷泉实验，如CO 2和NaOH
浓溶液引发的喷泉（大约3分钟）。本实验装置，简单便捷，耗时短，能同时完成多组实验，实验现象明显，没有氨气泄露，符合绿色化学理念。适于教师演示，也适合学生合作完成。
三、实验仪器及试剂
1. 实验仪器：
5mL 塑料针筒两个，10mL 、20mL 塑料针筒各一个；圆底烧瓶三个；锥形瓶一个，分液漏斗一个；双孔塞三个；三叉管一个；铁架台一个；洗耳球一个，橡皮导管和烧杯若干。
2. 实验试剂：
（1）氢氧化钠固体、浓氨水、浓盐酸、硫酸铜溶液、酚酞试液、红色石蕊试纸；
（2）碳酸钙固体、稀盐酸、NaOH 浓溶液。
四、实验仪器装置图及仪器的组装说明
如图所示连接装置，依次进行如下操作：制备收集氨气，引发氨气的喷泉实验、氨气与浓盐酸的喷烟实验，硫酸铜稀溶液的倒吸实验、制备收集二氧化碳、二氧化碳的喷泉实验。
五、实验操作部分
【操作步骤】（注：具体操作过程见仪器组装图和文字说明）
步骤一：安装装置，检查装置气密性。如图所示组装好装置。用打开K1、K3和K4，关闭K2，用洗耳球向1号圆底烧瓶内注入空气，若小烧杯中有气泡冒出，说明气密性良好，可进行下一步骤的操作。
步骤二：氨气的制备与收集。在盛有水的小烧杯中放入一两片红色石蕊试纸。向盛有固体NaOH 的1号圆底烧瓶中注入浓氨水，会看到小烧杯中有大量气泡冒出。若小烧杯中的红色石蕊试纸变蓝色，说明氨气已收集满。停止向1号瓶中注入浓氨水，关闭K1和K4。
步骤三：氨气的喷泉实验。向已收集满氨气的2号瓶内用针管注入3毫升左右的水，打开K2，大烧杯中的无色酚酞溶液迅速喷向2号瓶，形成美丽的红色喷泉。
步骤四：喷烟实验。向1号圆底烧瓶中注入少量浓盐酸，立即会有白烟产生，白烟为氯化铵的固体颗粒。1号瓶内气压减小，产生负压。
步骤五：倒吸实验。关闭K3，打开K1和K4。利用三通管，将1号瓶与盛有硫酸铜稀溶液的3号瓶连通。浅绿色的硫酸铜稀溶液迅速被倒吸到1号瓶中，生成蓝色氢氧化铜沉淀。
步骤六：排水洗涤。打开K4，2号瓶内的红色溶液，从其下端的导管排出到小烧杯后，用大针管向2号瓶中注入清水，用水洗涤2号瓶一到两次。
步骤七：CO 2的制备与收集。撤去3号瓶，改换盛有碳酸钙的固体粉末的4号锥形瓶，制
取和收集二氧化碳气体。打开旋塞，向4号锥形瓶中缓慢注入稀盐酸，盛有紫色石蕊试液的
烧杯中立即有气泡冒出。一段时间后，紫色的石蕊试液变红色，说明，二氧化碳已收集满。关闭K4。
步骤八：用针管向2号瓶中注入氢氧化钠浓溶液后，打开K2和K3，会看到红色酚酞溶液再次被喷入2号瓶中形成美丽的喷泉。由于二氧化碳为酸性气体，可以观察到红色喷泉颜色逐渐变浅。
步骤九：拆卸装置。
【说明】实验成败关键
1. 装置要保证干燥，气密性良好；
2. 制取氨气或CO 2要尽量将气体收集满；
3. 开关止水夹要注意次序和开关速度；
4. 氨气的收集采用上端进氨气，下端排空气；CO 2采用从下端进CO 2气体，上端尖嘴导管
处排空气。
5. 巧用三通管连通仪器和妙用针管的多重功能。
六、装置改进的意义
第一，省时环保。鲁教版必修一中关于氨气的制备与喷泉实验一方面准备工作繁杂，实验耗时较长。另一方面制备的氨气往往会因漏气，潮湿等导致喷泉实验效果不理想。同时，教材上制取氨气时，会使氨气泄露在空气中，不符合绿色化学的理念。改进后的实验装置，操作便利，极大地缩短了实验时间，为教师课堂演示赢得时间。同时，尽可能避免氨气排放到空气中，环保无污染，符合绿色化学的理念。
第二，内容新颖。本实验能让学生学会实验室一种快速制取氨气的方法和原理。实现氨气的制备、收集、物理性质、化学性质检验一体化操作。同时，还能将氨气喷泉实验的原理进行拓展迁移，继续用CO 2和氢氧化钠浓溶液实现喷泉实验，使学生加深对喷泉实验原理的认
识，进一步开阔视野。
第三，现象明显。本实验现象非常明显，颜色变化多样。现象一：无色酚酞溶液遇到碱性物质会变成红色。氨气引发的喷泉实验，会使无色的酚酞试液形成美丽的红色喷泉。现象二：浓盐酸遇到浓氨水会有白烟产生。因此，向氨气的发生装置中注入浓盐酸，会产生喷白烟现象。现象三：硫酸铜溶液遇碱会生成美丽的蓝色氢氧化铜沉淀。将盛有硫酸铜的稀溶液与氨气的发生装置连通，会产生剧烈的倒吸现象，并生成蓝色的氢氧化铜沉淀。现象四：二氧化碳为酸性气体，其与氢氧化钠浓溶液引发的喷泉，会使得烧杯中的红色酚酞溶液再次形成美丽的喷泉，但是溶液颜色会变浅，形成粉红色的喷泉。
第四，生动有趣。本实验操作简单，现象明显，渗透化学知识和物理知识，便于教师课堂演示，也便于学生进行探究性学习，如探讨喷泉实验的原理，探究各种现象产生的原因，讨论可形成喷泉的固体和液体，以及进行装置的再次改进等等。由于本实验现象明显，颜色变化分明，还可进行趣味实验。
第五，拓展空间广阔。本实验可连续进行多组喷泉实验，为学生深入认识喷泉实验原理，进行拓展迁移，灵活应用，进行多组气液间的喷泉实验提供开阔的拓展空间。除按氨气和酚酞溶液、二氧化碳与浓碱溶液的喷泉实验外，还可进行HCl 与水、二氧化硫与浓碱溶液、氯气与浓碱溶液等引发的喷泉实验。