再探分子運動實驗

孫佳穎

摘要：人教版初三化學上冊有關“分子運動”的活動與探究實驗，通過濃氨水揮發使酚酞溶液變紅這一現象得出“分子在不停地運動”。但該實驗存在不易觀察到分子的運動過程的缺陷。筆者以教材實驗為基礎，對該實驗進行補充、拓展，并運用于實際教學中，以形象、直觀的實驗展示引導學生構建分子運動的知識網絡。補充實驗以本章試題中多次出現的實驗——濃氨水與濃鹽酸的白煙實驗為基礎，改進成較為完備的綜合性實驗。

關鍵詞：改進實驗;分子運動

一、相關實驗試題片段

某化學學習小組通過實驗探究分子的性質。

【查閱資料】 濃氨水和濃鹽酸都具有很強的揮發性。

【拓展探究】 該小組同學在玻璃管兩端同時放入蘸有試劑的棉花，做了如圖所示實驗，發現在玻璃罐內形成了白色煙環（成分為氯化銨），且白色煙環偏向蘸有濃鹽酸的棉花一端。

【現象分析】 寫出該反應的文字表達式： ;

白色煙環偏向于蘸有濃鹽酸的棉花一端的原因是： 。

實驗內容分析：

該實驗原理是：濃氨水和濃鹽酸都具有揮發性，揮發出來的氨氣（NH3）和氯化氫（HCl）氣體相遇發生反應，生成氯化銨（NH4Cl）即產生白煙的現象。人教社高中化學教材中安排了氨與氯化氫的“空中生煙”實驗（見圖2）。“氮肥的生產與使用”的課堂教學中，不少教師改進了氨氣與氯化氫的“空中生煙”實驗。

經常有試題引用該實驗來解釋分子在不斷運動的原理。氨分子與氯化氫分子在試管中不斷地運動，通過產生的白煙說明二者相遇并發生了反應。同時，進一步追問白煙產生的位置，從而解釋分子的運動速率有差異，氨分子的運動速度比氯化氫分子更快。

二、改進實驗設計

1.實驗裝置如圖3：

2.實驗步驟：

①分別用體積相同的小棉球蘸取等量濃氨水和濃鹽酸，迅速放入對應的細口瓶A、B中（A中放濃氨水，B中放濃鹽酸，以下皆用A瓶和B瓶表示），用橡膠塞密封，靜置片刻。

②取下塞子，迅速將兩只細口瓶的瓶口相對，觀察實驗現象。

3.實驗現象

（1）用小棉球蘸取濃鹽酸和濃氨水的過程中，都聞到了刺激性氣味。

（2）小棉球放入細口瓶后，瓶中無明顯變化。

（3）打開細口瓶塞子時，均聽到“噗”的一聲。但是A瓶聲響更大。

（4）接觸的瓶口處首先出現白煙，并且白煙逐漸出現在兩個細口瓶內部，并且B瓶中先出現大量白煙。瓶口外側也出現了少許白煙。

（5）一段時間后，B瓶中白煙明顯更多，已經充滿細口瓶。而A瓶中，

白煙主要集中在瓶身的下半部分，上半部分白煙稀少，有清晰的分層。（見圖4）

4.實驗分析與歸納

引導學生從微觀角度分析、解釋觀察到的實驗現象

（1）現象一是由于分子在不停地運動，氨分子和氯化氫分子擴散到了空氣中，進而我們聞到了氣味。

（2）現象二中無法從塞緊塞子的細口瓶處聞到刺激性氣味，因此不能推測分子是否在運動。

（3）現象三種打開塞子的時候有明顯的“噗”的聲音，這是因為塞上了塞子后，氨分子和氯化氫分子這兩種氣體分子仍在運動，雖然無法擴散到空氣中，但揮發出的氣體分子使得瓶內氣壓增大，所以打開塞子時才會有明顯的響聲。并且，A瓶打開時聲音更大，說明裝有濃氨水的細口瓶內部氣壓更大，也就是氨分子比氯化氫分子運動得更加劇烈。

（4）現象四中出現白煙說明產生了新物質，這是化學變化。B瓶中先出現明顯的白煙說明氨分子運動更加劇烈，運動速度也更快，先運動到了B瓶中。瓶口外側出現的少許白煙，則是因為瓶口處只是靠在一起，沒有做到完全的密閉，有少量氨分子和氯化氫分子逸散到瓶外，在瓶口外形成白煙。說明了分子的運動是無規則的，會向各個方向運動。

（5）現象五中，裝有B瓶中很快的充滿白煙，同樣說明氨分子的運動更劇烈，運動速度更快。同時，A瓶中的白煙主要集中在下半部分說明了氯化氫分子運動到A瓶中時，主要集中在下半部分，也就是氯化氫分子主要在下半部分區域運動。這說明雖然分子的質量很小，但是不同的分子質量也不同，氯化氫分子的質量明顯大于氨分子。宏觀表現也就是在相同條件下，氯化氫氣體的密度大于氨氣。

三、小結

演示改進后的“白煙實驗”，產生5個緊密聯系、層層遞進的實驗現象，完整地呈現分子運動的相關知識點。

分子在不停地運動分子做無規則運動不同分子運動的劇烈程度不同，速度不同分子的“無規則”運動有規律分子的質量

參考文獻：

[1]孫重陽，吳偉新.看得見的分子運動軌跡——探究分子運動實驗的組合設計[J].教育與裝備研究，2018（04）.

[2]馮紅梅.基于綠色化學、微型實驗理念下的分子運動實驗的改進[J].化學教與學，2018（11）.

（作者單位：南京市文樞初級中學，江蘇 南京210006）