銨態氮肥鑒別實驗的探究和討論

章昊　沈正斌

摘要：人教版九年級教材介紹了銨態氮肥鑒別的具體實驗方案，但是學生在作業和考試中總寫出不同于教材的實驗方案，而這些方案是否真的符合客觀事實有待考究。所以，作者組織學生通過一系列的對比實驗來探究和拓展銨態氮肥的鑒別，培養學生的實事求是和科學創新的精神。

關鍵詞：銨態氮肥鑒別;對比實驗;實驗探究;科學素養

文章編號：1008-0546（2019）01-0087-02中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.027

一、問題的提出

人教版九年級化學第十一單元課題二“化肥的簡易鑒別”探究實驗中，介紹了銨態氮肥鑒別的具體方案，即取少量化肥于研缽中，分別加入少量熟石灰粉末，混合研磨，若能聞到氨味的是銨態氮肥，反之則不是。同時，教材下的備注也從原理上揭示了銨鹽能與堿反應，放出氨氣，據此檢驗銨態氮肥 [1]。但是，筆者在平時批改作業和閱卷的過程中，發現很多學生鑒別銨態氮肥時雖然抓住了反應的本質NH+4+OH-■H2O+NH3↑，卻設計出形式多樣的實驗方案，如取少量化肥于試管中配成溶液，與氫氧化鈣溶液混合，若有氣泡產生/聞到刺激性氣味的是銨態氮肥，反之則不是;取少量化肥于研缽中，加入少量NaOH固體，混合研磨，若產生使濕潤的pH試紙/濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，則該化肥是銨態氮肥，反之則不是。這樣的答案讓閱卷教師很為難，因為它雖然符合原理，可是又不知道是否符合客觀事實，我查閱相關教參和中國知網等數據庫，也沒有相關報道。因此，針對這個困惑，我讓寫出不同答案的學生分組實驗，自主探究，完成實驗報告，做了一系列的銨態氮肥鑒別實驗，以供各位同行參考。

二、實驗準備

實驗儀器及藥品：研缽，研杵，試管/托弗管，酒精燈，試管夾，藥匙，電子天平，NH4Cl固體，KCl固體，Ca（OH）2固體，NaOH固體，Na2CO3固體，K2CO3固體，蒸餾水，pH試紙，紅色石蕊試紙。

三、實驗步驟和現象

1.實驗1

（1）分別取1g NH4Cl固體和1g KCl固體于研缽中，加入1g熟石灰粉末/NaOH固體混合研磨，5分鐘后將濕潤的pH試紙/濕潤的紅色石蕊試紙放在研缽上方，觀察現象。

含有NH4Cl固體的研缽中可以聞到明顯的氨味，同時濕潤的pH試紙/濕潤的紅色石蕊試紙立即變藍甚至變成黑色;有KCl固體的研缽中則沒有明顯的現象。

（2）分別取1g NH4Cl固體于兩個研缽中，一個研缽中加入1g熟石灰粉末混合研磨，而另一個研缽中只加熟石灰粉末混合，卻不研磨。每隔15分鐘將濕潤的pH試紙放在研缽上方，觀察現象。

混合且研磨的研缽中，可以聞到明顯的氨味，同時，濕潤的pH試紙立即變藍（見圖1）;只混合不研磨的研缽中，整個過程幾乎聞不到氨味，2小時后濕潤的pH試紙才開始略微變色（見圖2）。

2.實驗2

用電子天平稱取3.72g NH4Cl固體、3.4g KCl固體、0.017g Ca（OH）2固體和9.1g NaOH固體，分別充分溶于10mL蒸餾水中配成飽和溶液。

（1）各取2mL NH4Cl和KCl飽和溶液于托弗管中，分別加入2mL飽和Ca（OH）2溶液/飽和NaOH溶液，充分混合，將濕潤的pH試紙放在管口，觀察現象。

飽和NH4Cl溶液+飽和NaOH溶液的托弗管中沒有聞到明顯的氨味，也沒有看到明顯的氣泡（見圖6），幾分鐘后，管口濕潤的pH試紙變藍（見圖3）。十幾分鐘后，飽和NH4Cl溶液+飽和Ca（OH）2溶液的管口可以看到濕潤的pH試紙開始變藍（見圖4）;有KCl飽和溶液的托弗管沒有明顯的現象（見圖5）。

（2）各取2mL飽和NH4Cl和KCl溶液于托弗管中，分別加入2mL飽和Ca（OH）2溶液/飽和NaOH溶液，充分混合，加熱，將濕潤的pH試紙放在管口，觀察現象。

飽和NH4Cl溶液+飽和NaOH溶液的托弗管中沒有聞到明顯的氨味，濕潤的pH試紙立即變藍。飽和NH4Cl溶液+飽和Ca（OH）2溶液的管口幾分鐘后才開始變藍;有KCl飽和溶液的托弗管沒有明顯的現象。

（3） 將上述配制好的飽和NH4Cl、KCl、Ca（OH）2、NaOH溶液分別稀釋10倍、20倍、30倍。然后將對應稀釋的NH4Cl溶液分別和Ca（OH）2、NaOH溶液混合，將對應稀釋的KCl溶液和Ca（OH）2、NaOH溶液混合，將濕潤的pH試紙放在管口，觀察現象。

有NH4Cl溶液的托弗管中沒有聞到明顯的氨味，10倍稀釋的NaOH溶液的管口濕潤的pH試紙逐漸變藍，20倍和30倍稀釋的NaOH溶液和Ca（OH）2溶液的管口均沒有明顯現象;有KCl飽和溶液的托弗管沒有明顯的現象。

（4）各取2mL飽和NH4Cl和KCl溶液于托弗管中，分別加入2mL飽和Na2CO3溶液/飽和K2CO3溶液，充分混合，將濕潤的pH試紙放在管口，觀察現象。

含有飽和NH4Cl溶液的托弗管中沒有聞到明顯的氨味，也沒有看到明顯的氣泡，但是，幾分鐘后，管口濕潤的pH試紙變藍;含有KCl飽和溶液的托弗管沒有明顯的現象。

四、實驗結果和討論

（1）通過實驗1（1）和實驗2（1）的對比，可以明顯看出，教材中提出的固相研磨方案要優于學生提出的液相混合方案，因為固相研磨的操作更簡便，現象更明顯。

（2）通過1（2）的對比實驗，可以看出固相研磨方案中研磨的操作必不可少。銨態氮肥和堿的混合雖然是一個自發的反應，但是反應速度太慢。研磨過程增大了反應物的接觸面積，使反應更快更充分。

（3）雖然銨鹽溶液和堿溶液混合產生氨氣，但是，通過實驗2可以發現，液相混合的過程中并沒有氣泡產生，也很難聞到刺激性的氨味。主要有兩個原因：首先，各物質的溶解度限制了它們的濃度，尤其是Ca（OH）2溶液常溫下溶解度僅為0.17g，解離出的離子濃度很小。另外，氨氣極易溶于水，在常溫下，氨氣的溶解度為700，產生的氨氣又溶于水，因此看不到氣泡。

（4） 從實驗2（1）和2（2）都可以看出：NH4Cl溶液+NaOH溶液的反應要比NH4Cl溶液+Ca（OH）2溶液的反應現象明顯的多。主要是因為相同條件下，Ca（OH）2微溶，溶解度較小，即使是飽和狀態解離出的離子濃度仍然很小，而NaOH溶解度很大，且完全解離，所以現象更加明顯。

（5） 通過實驗2（1）和2（2）的對比同樣可以看出：加熱可以顯著加快化學反應速度，因為升高溫度可以提高各物質微粒的能量，使得有效碰撞次數增多，活化分子數目增多，從而加快化學反應速度 [2]。

（6）通過實驗2（1）和2（3）的一系列對比實驗可以看出：濃度在液相鑒別銨態氮肥時的重要性。濃度越大，現象越明顯，而濃度很小時，幾乎沒有現象。這是因為NH+4和OH-可以少量共存。

（7）實驗2（4）拓展了教材的內容，說明鑒別銨態氮肥不是只有堿，堿性的鹽也可以，如Na2CO3/K2CO3，而且現象很明顯。這是因為CO2-3 逐步水解產生OH-，CO2-3 +H2O■HCO-3+OH-，HCO-3+H2O■H2CO3+OH-，因此和NH+4無法大量共存，生成能使濕潤的紅色石蕊試紙/濕潤的pH試紙變藍的氣體。

綜上所述：鑒別銨態氮肥的實驗方案可以是：

（1）取少量樣品于研缽中，分別加入少量熟石灰粉末/NaOH固體/Na2CO3固體/K2CO3固體，混合研磨，若能聞到氨味的是銨態氮肥，反之則不是;若能產生使濕潤的紅色石蕊試紙或濕潤的pH試紙變藍的氣體是銨態氮肥，反之則不是。

（2）取少量樣品/樣品溶液于試管中，分別加入濃NaOH溶液/濃Na2CO3溶液/濃K2CO3溶液，加熱，若能產生使濕潤的紅色石蕊試紙或濕潤的pH試紙變藍的氣體是銨態氮肥，反之則不是。

五、結束語

化學教育家戴安邦先生曾說：“化學實驗是全面化學教育的一種最有效的教學形式?！睂W生在掌握化學反應本質的基礎上，提出和教材不同的實驗方案，這恰好是教學中“生成性”問題的源泉，是極好的教學素材。教師應該抓住時機，深化實驗教學，引導學生自主探究，培養學生實驗探究和創新意識的科學素養 [3]。讓學生在實驗中感受科學探究，讓實驗“開口說話”，最終獲取真知。

參考文獻

[1] 王晶，鄭長龍主編.義務教育教科書·化學（九年級下冊）[M].北京：人民教育出版社，2016

[2] 傅獻彩.物理化學（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2005

[3] 楊劍春，徐春蕓.初中化學興趣實驗的評價[J].化學教與學，2013（5）：5-7