物理連通器里探究微粒運動

王永臻 時穎 李德前

摘要：利用濃氨水與酚酞溶液的組合，在物理連通器里進行探究微粒運動的實驗。該實驗設計具有新穎有趣、綠色環保等優點，能夠提高化學實驗教學的有效性。

關鍵詞：微粒運動;實驗改進;濃氨水與酚酞溶液;物理連通器

文章編號：1008-0546（2019）01-0096-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.031

在現行各種版本的九年級化學教科書中，都編排了利用濃氨水和酚酞溶液探究氨分子運動的實驗（裝置見圖1），堿性的氨水使酚酞溶液變紅的實驗現象非常明顯 [1-2]。但是，由于該實驗是在3個燒杯組合的體系中進行的，這在一定程度上造成了實驗操作繁瑣（每次實驗都要組合儀器、回收藥品）、藥品用量偏大、對環境不夠友好等不足 [3]。

我們在化學實驗教學中借助于物理連通器，對上述實驗進行了巧妙改進，并取得顯著的教學效果。

一、對實驗的改進

1.改進思路

盡量使用較少的藥品，在相對密閉的實驗體系內進行操作，使兩種藥品沒有直接接觸就產生明顯的實驗現象。

2.改進裝置

新設計的實驗裝置如圖2所示。

3.實驗用品

主要有物理連通器 [4]、膠頭滴管、脫脂棉、酚酞溶液、濃氨水等。

4.實驗操作

（1）取一個物理實驗使用的連通器，將其放置在平穩的地方。

（2）截取3根長度合適、粗細適中的金屬絲，將其表面挫毛;剪取3根長、寬適宜的紗布條，用酚酞溶液將其浸濕;然后分別將3根酚酞紗布條纏繞在鐵絲上，并做出形狀各異的花木造型，再小心翼翼地將它們分別插入連通器的粗直管、細曲管、雙球管內（見圖2）。

（3）使用膠頭滴管，通過連通器的細直管口，向連通器內注入3～4mL的濃氨水;然后將4團大小適宜的濕潤的脫脂棉球，分別塞到連通器的4個管口上。

（4）很快觀察到，雙球管、細曲管、粗直管中的酚酞紗布條，均自下而上逐漸變紅，宛如春天的花園里“百花齊放”。

（5）如果用電吹風對著濃氨水吹熱風，那么酚酞紗布條變紅的速率就會明顯加快。

（6）實驗結束后，師生整理實驗藥品，指導學生完成實驗報告。

5.實驗結論

（1）雖然連通器底部水平管中的氨水沒有跟上方的酚酞直接接觸，但浸有酚酞的紗布條卻紛紛變紅，充分說明“氨分子在不斷運動”。

（2）加熱濃氨水后，酚酞紗布條會快速變紅，說明溫度升高時氨分子運動的速率會加快。

（3）本實驗中的“紅色現象”沒有出現在氨水中，而是發生在酚酞溶液中，說明濃氨水易揮發出氨氣、氨氣分子運動速率大于酚酞分子的運動速率等，也進一步說明不同分子其性質不同。

6.注意事項

（1）實驗過程中不要使用橡皮塞封閉玻璃管口，因為制作連通器的玻璃管其強度不大，塞入橡皮塞極易脹破玻璃管。另外，如果使用橡皮塞封閉玻璃管口，實驗體系會過于嚴密，這不利于氨分子的無規則運動，從而造成演示實驗的時間偏長。使用濕潤的脫脂棉封閉管口，雖然會有極少的氨氣逸散到空氣中，但是學生在聞到少許氨味的同時，又能從嗅覺上幫助他們認識微粒的運動性（酚酞紗布條變紅只能從視覺上說明微粒在不斷運動）。

（2）本實驗中的試劑組合，還可以選用濃鹽酸（或濃醋酸）和石蕊溶液、水和變色硅膠、水和無水硫酸銅等。但不同的試劑組合，其變色的快慢有所不同，這是因為在相同的條件下，不同的微粒其運動速率不同。

二、改進后實驗的優點

（1）由于物理連通器具有多個不同形狀的支管，因此借助連通器探究微粒運動，使得實驗現象生動有趣、直觀多變，能促進學生感受化學世界的神奇變化，激發他們的探究興趣，培養他們的創新精神。

（2）改進后的化學實驗，藥品的用量少，節省了試劑，有利于學生養成節儉的習慣;實驗體系相對封閉，實驗過程綠色環保，能夠培養學生的環境意識。

參考文獻

[1] 課程教材研究所化學課程教材研究開發中心.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2015：49

[2] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2014：62-63

[3] 馬逸群，魏海.“探究微粒運動實驗”系列設計[J].化學教學，2014（8）：58-60

[4] 李德前，魏海.有色物質在水中擴散實驗的新設計[J].化學教學，2016（3）：60-64