氨气与氯化氢反应的研究性学习

关于基本反应

２００９年第６期化学教育 ６１

氨气与氯化氢反应的研究性教学实验

白林１韦应虎２张天顺１

（１．兰州城市学院绿色化学实验与教学研究所甘肃兰州７３００７０；２：甘肃靖远县靖安中学）

摘要基于目前氨气与氯化氢反应实验中存在的诸多问题，设计反应在密封玻璃管中进行，

把绿色化学思想渗透到实验教学中。该实验装置简单，易控制，试剂用量少，操作安全方便，反应时间适中，现象明显直观，适宜于演示实验教学和学生分组实验，避免了溶剂挥发造成对环境的污染和对人体健康的危害。

关键词氨气氯化氢研究性实验绿色化学实验

为了克服氨气与氯化氢反应实验［１￣５］中的缺３实验结果与讨论

点，从根本上解决实验中的污染危害，把绿色化学思氨气与氯化氢气体在玻璃管内反应生成白烟时想［６］渗透到实验教学中来，我们在室温条件下，采用所需时间，随璃管长度、内径及实验温度而变，通过反密封玻璃管进行实验。一方面体现了实验操作的科复实验、比较，我们可以选择出一种最佳的实验方法。学性和直观性，另一方面可以把该实验用于分子运当肉眼观察到玻璃管内壁出现白色环状时（图ｌ，Ｐ动和气体扩散的教学中，通过实验可以观察到不同点），氨气与氯化氢气体即开始反应生成微小的白色气体其扩散速度不同，且扩散速度的大小可用理论晶体ＮＨ４Ｃｌ。随着时间的延长，白色环向充满氯化氢计算或实验来测定。气体一端移动，实验现象更明显，如图ｌ（ｂ，ｃ）所示。ｌ实验用品和试剂３．１玻璃管长度对反应时间的影响

实验仪器和材料：温度计、秒表、直尺、三角锉在室温为２０℃时，玻璃管内径为１０ｍｍ，改变刀、玻璃管、胶头滴管、脱脂棉、橡胶塞。玻璃管长度，氨与氯化氢开始反应所需的时间不同，

实验中使用的浓氨水、浓盐酸为市售分析纯试测定结果见表１。

剂，使用前未经处理。裹ｌＮＩ－ｈ与ＨＣ！反应的实验条件优化

浓氨水挥发出的氨气与浓盐酸挥发出的氯化氢

气体化合生成微小的白色ＮＨ。Ｃ１晶体。

ＮＨ３（ｇ）＋ＨＣＩ（ｇ）－－－－ＮＨ４Ｃｌ（ｓ）

在平放的玻璃管两端分别塞一小团脱脂棉，然

酸管口的距离。实验现象及观测见图１。

＊５次实验的平均时同

从表１可以看出，玻璃管越长所需反应时间越

长。做演示实验耗时太长或太短，实验效果都不会

太理想。本实验以３００ｒｌｌＩｎ长的玻璃管为最佳，反

应时间在１ｍｉｎ左右，即出现了明显的现象，刚好激

发起学生的注意力，不但会使学生获得深刻的印象，

图ｌ氨气与氯化氢气体反应现象及观测而且为其他化学性质的学习打下了良好的基础。

（下转第７５页）

万方数据２实验原理和方法后用胶头滴管分别给玻璃管两端口内棉花上同时滴２滴浓氨水和浓盐酸，迅速用橡胶塞塞紧玻璃管口，启动秒表。当玻璃管内壁出现白色环状时，记录反应时间。用直尺分别测出反应点距滴浓氨水和浓盐

关于基本反应

２００９年第６期化学教育 ７５ 最终确立了阿伏加德罗分子学说的正确性。的内容。

历史的启示：５课后感言

你认为元素周期律的出现与阿伏加德罗的分子这是一节超出课程要求的额外的课，如果出于假说有何关系？课时紧张，我们叮以不讲这堂课，如果单纯考虑化学

学生：如果没有阿伏加德罗的分子假说，人们就知识的多少，我们也可以放弃这堂课，然而我们始终不可能获得正确的元素的相对原子质量数据，就不抑制不住内心的冲动，一定要给学生上这堂课，是因可能有门捷列夫的周期律。为我们不想过于功利的看待化学教学，我们想尝试４水分子的结构着改变概念原理就是解题工具的现状，哪怕是些微

学生活动：请你来延续历史小的改变。让学生从题海中抬起头，用更深邃的眼当人们已经明确水分子的组成后，你认为接下光透视那些熟悉的概念原理，探寻它们的价值和意来人们会研究水分子的哪些方面的问题？义是比学习原理本身更为重要的。

学生：氢、氧２种原子是如何结合成为水分子

的？为什么氢氧２种原子的比例一定是２：１７水分

子具有怎样的结构？参考文献

教师：同学们思考的问题也正是历史上科学家［１３袁翰青。应礼文．化学重要史实．北京：人民教育出版社，１９８９们研究的问题，我们将在物质结构模块中学习相关［２］张家治．化学史教程．太原：山西人民出版社，１９８７

３．２玻璃管内径对反应时间的影响ＭＡ、ＭＢ分别是Ａ、Ｂ的相对分子质量。从理论上可

玻璃管长度为３００Ｆｔｌｒｌｌ，窒温为２０℃时，改变计算出ＮＨｓ与ＨＣｌ的扩散速度关系：

玻璃管内径，不改变其他实验条件，氨与氯化氢气体

反应所需的时间也不同（表１，序号３，６～８）。玻璃

管内径越大，相应的体积也大，反应所需时间越长。堕一√畿捂．√ＭＮ心１７０３４～

当管几内径为８～１０ｍｌｎ时，所需时间大约１ｍｉｎ，根据表２实验测得的结果，可计算出氨气和氯且现象明湿，实验效果好。化氢气体的扩散速度（口，和铆ｚ），通过计算比较，实３．３实验温度对反应时间的影响验测定结果与理论值接近。

确定玻璃管内径为１０ｉＴｌｒｎ，长度为３００ｒｎｌｌｌ，在４结论

不同室温下，氨与氯化氖气体反应所需时间不同（表（１）室温下，在长度为３００３５０ｍｍ，内径为８１，序号３，９～１２）。随着温度的升高，浓氨水和浓盐

酸的挥发速度都加快，气体扩散速度亦加快，反应所一－－１０ｌ＇ｎＩｎ的玻璃管内进行氨气与氯化氢反应。该需时问逐渐缩短。当室温高于３０℃时，反应时间实验方法操作简便、易控制、试剂用量少、现象明显、短，影响实验现象的观察。重复性好，是一种经济、环保的绿色化学实验。３．４气体扩散速度的测定（２）反应在１ｍｉｎ左右开始，且随着时间的延

在玻璃管内径为１０ｒａｉｎ，长度为３００ｍｍ，温度长，现象越来越明显。该实验既可作演示实验也可为２０℃时，测定氨与氯化氢气体在密闭体系中的扩

散速度。设反应点Ｐ（如图１所示）与浓氨水端距离供学生在实验室里亲自操作。

为ｌ，，与浓盐酸端距离为ｌｚ，反应时间为ｔ，重复实（３）实验设计符合科学性和直观性的要求，有助验结果见表２。于培养学生的观察能力和研究性学习的兴趣。可以

表２Ｎｌ－ｈ与ＨＣＩ反应时扩散速度的测定把该实验用于分子运动的教学中，通过实验来观察

序刚，一圳一以“ｍ几缨■ｍ黑晌ｉ箍不同气体其扩散速度不同，且扩散速度的大小可用

‘Ｓ‘） Ｓ１）平刊１日理论计算或实验来测定。

ｌｌ２１９３０３３２Ｏ５１１４７９

参考文献

２２２Ｃｕ＾ＯＯ２９６７２Ｏ３３ｌ４５９

３２ＯＣｐ８３１Ｏ３２Ｏ６９ｌ４９９人民教育出版社化学窜编著．拿日制普遍高级中学教科书（必４ｉｌ９Ｃｕ７３ｌ７５２Ｏ８８１５２ｌ修加选修） 化学（第二册）．北京：人民教育出版社。２００３：１１５ｌ伯鸺∞缸＂ｌ２３Ｃｕ６３ｌ６ｌ２ｌ９６ｌ４３９［２３王克礼，冉继珍．甘肃教育，２０００，（６）：４２—４３

［３］张守法．化学教育，２００３，２４（２）：３８

根据格雷厄姆气体扩散定律‘７］：［４］吴智．教学仪器与实验，２００５，２１（１）：２７—２８

ＶＡ：｜阻［５］陈顺祥．教学仪器与实验，２００５，２１（１）：２９

［６］白林，陈明凯．化学教育，２００２，２３（７，８）：５１—５３

ｖＢ～ＭＡ［７］蒲生森编著．定量无机化学．成都：成都科技大学出版社，

其中ＶＡ、％分别是气态物质Ａ、Ｂ的扩散速度，１９９３：１９—２０

万方数据