仿效“紙槽”改進實驗室制取氨氣

文章編號:1005-6629(2010)03-0009-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:C

1 提出實驗不足之處

在普通高中課程標準實驗教科書《化學1》必修(人民教育出版社)第四章第四節《氨氣 硝酸 硫酸》的教學中，關于氨氣的實驗室制取，教科書上仍然用的是氯化銨與熟石灰在大試管中加熱來制取:2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑，該反應裝置如下圖:

實驗能夠迅速制得NH3，但該實驗最大的缺陷是常會導致大試管的破裂，影響實驗進行。

2分析原因

經過多次實驗發現，該實驗在加熱過程中大試管不會破裂，大試管往往是在冷卻過程中破裂。究其原因，可能是產物CaCl2的緣故，CaCl2常用作解凍劑、融雪劑，因為CaCl2極易吸水潮解，同時放出大量熱。因而，大試管在冷卻過程中，試管內壁沾有CaCl2的地方吸水放熱，能保持較高的溫度，降溫緩慢，而其它沒有沾CaCl2的地方降溫迅速，這樣，試管局部就形成了較大的溫差，而玻璃的膨脹系數大，脆性強，于是出現了崩裂式的裂紋，造成試管破裂。

2008年11月在廣西南寧舉行的全國高中化學實驗創新大賽中，湖北長陽一中的三位老師將這個實驗作了改進，把反應物NH4Cl改為(NH4)2SO4，產物也就變成了CaSO4，有效的防止了試管破裂，取得了良好的效果。但是，他們忽略了該實驗中的另外一個問題: 在反應加熱過程中 Ca(OH)2對試管的腐蝕。我用(NH4)2SO4與 Ca(OH)2共熱做了多次實驗， 結果試管內壁都留下了因為Ca(OH)2 腐蝕試管而形成的白斑，沒有辦法清洗掉。

3實驗改進思路

通過以上實驗以及分析， 可以得知: 產物CaCl2沾在試管內壁導致了試管破裂， 并且 Ca(OH)2 也會腐蝕試管，那么，我們能不能找到一種方法，使CaCl2及Ca(OH)2不與試管接觸?

4 實驗改進方法

仿效紙槽能夠代替藥匙將固體粉末送入試管中，我們可以找到合適的材料做成“槽狀”，將反應物NH4Cl和Ca(OH)2放入該“槽中”，小心的將“槽”送入試管底部，從而隔絕藥品與試管的接觸，然后加熱反應。

方法1:把石棉絨均勻的做成薄片(長度約試管的1/3)，用玻璃棒將石棉薄片墊入試管底部，再用長柄藥匙把反應藥品小心的放在石棉上，火焰集中于石棉處加熱反應。

方法2:分別取鋁箔(2~3層)、鋁片、銅片包裹在小試管外面定型，做成圓槽(長度均約試管的1/3，最好將兩邊也擋住，能防止藥品灑落)，然后把反應藥品放入圓槽中，再將圓槽用玻璃棒送入試管底部(盡量不讓藥品灑落試管中)，火焰集中于圓槽處加熱反應，分別進行實驗。如圖2所示:

5實驗改進效果

經過多次實驗，發現以上兩種改進方法中試管都沒有破裂，達到了設想的效果。但方法1不是很圓滿:一是石棉纖維是一種致癌物質，盡量不使用;二是石棉絨難以均勻的做成薄片，反應后試管內壁留下了少量細小的白斑;三是把薄片送入試管底部過程不好操作;四是反應速度較慢。方法2效果理想，反應后試管中沒有留下任何痕跡，并且鋁箔(2~3層)槽、鋁片槽、銅片槽用濾紙擦拭后還能重復使用。三種材料中，銅片外面會形成一層銅綠，而鋁片是最易操作的。

該改進實驗的優點: 徹底克服了試管的破裂和Ca(OH)2對試管的腐蝕;操作簡單易行，效果明顯;材料易得、便宜，并可以重復使用;降低了成本，節約了資源。