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噴泉實驗---氨氣溶於水
by yangsp, 2011-04-14 16:55:14, 人氣(14967)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】【製作者:欣蓉  N2242004


噴泉實驗---氨氣溶於水

簡介

在萃取瓶中充滿氨氣,加入少許的水,由於氨氣易溶於水而造成瓶中壓力降低,導致水如噴泉般在萃取瓶中噴出,而且變成紫色有如紫色噴泉。

示範步驟

步驟 1、3、4 和 5 的製造氨氣過程應該在實驗室的抽風櫃中操作,其餘的步驟在示範場所進行。
1. 準備氨氣製造裝置,如圖一所示。
2. 用一支吸量管插入軟木塞,吸量管的尖端置入萃取瓶中,另一端連接一段橡皮管,橡皮管的尾端用一個節流夾夾住以便控制噴泉實驗裝置為密閉系統,組合成為噴泉裝置。
3. 在氨氣製造裝置的反應瓶內,置入質量比為 2:1 的氯化氨粉末與氫氧化鈉固體,加入少許的水,搖晃反應瓶促使氨氣快速產生,如圖二所示。
4. 在搖晃之後,立即插入橡皮管到萃取瓶中收集氨氣,如圖三所示。當萃取瓶充滿白色霧氣時,表示氨氣已經充滿瓶中。
5. 移去製造氨氣的橡皮管,立即套入含軟木塞的吸量管並且塞緊 ,形成噴泉實驗裝置為密閉系統。
6. 倒置萃取瓶於鐵架的鐵環上。在萃取瓶的出口處,加入少許水,如圖四所示。
7. 在鐵環的下方放置一各大燒杯,裝滿水並且滴入數滴的廣用指示劑。連接吸量管的橡皮管導入大燒杯的水中。
8. 在萃取瓶的尖端出口處中加入少許的水,在打開旋轉閥後立即關閉,只讓部分的水流入萃取瓶中即可。打開橡皮管的節流夾,立即發現水在萃取瓶內如噴泉般噴出,如圖五所示。 然後倒置萃取瓶於鐵架的鐵環上,
圖一  製造氨氣的裝置
圖二  搖晃反應瓶促使氨氣快速產生 圖三  收集氨氣
圖四  在萃取瓶出口處加少量的水 圖五  在萃取瓶內噴泉的情形
請按此連結:噴泉實驗---氨氣溶於水,YouTube。(拍攝者:周欣蓉)

溶液和器材

1.
氨氣製造裝置一組。
2.
氯化氨粉末少許。
3.
氫氧化鈉少許。
4.
水少許。
5.
500 mL 萃取瓶一個。
6.
滴管一支。
7.
含鐵環的鐵架一組。
8.
廣用指示劑少許
9.
吸量管一支(容量 5 或 10 mL)。
10.
軟木塞一個(中間有一孔洞)。
11.
節流夾一個。

原理和概念

1. 氯化氨與氫氧化鈉的反應式如下:
NH4Cl(aq) + NaOH(s)   NH3(aq) + NaCl(aq) + H2O
(l)
2. 本實驗的噴泉效果是由於氨氣易溶於水而造成萃取瓶內的壓力降低,導致水如噴泉般在萃取瓶中噴出。
3. 因為氨氣溶於水呈鹼性,所以當燒杯內的水加廣用指示劑噴到萃取瓶中,廣用試劑遇鹼變成紫色,所以在萃取瓶中的水為紫色。

教學提示

1. 可用不同的指試劑呈現不同顏色的噴泉。
2. 收集氨氣時使用向下排氣集氣法收集,而且剛開始所產生的氨氣含有空氣不要收集。
3. 因為 1 mL 水可以溶解 700 mL 的氨氣,所以不需要加太多的水到萃取瓶中。在萃取瓶的出口處最好保留少許的水,如此可以避免在開關旋轉閥時造成氨氣的損失。
4. 製造氨氣時應該在通風櫃內進行。

問題和參考答案

1. 氯化氨與氫氧化鈉的反應式為何?
答: NH4Cl(aq) + NaOH(s)   NH3(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)
2.  為何燒杯內的水會沿著橡皮管上升?
答: 燒杯內的水之所以沿著玻璃管上升,是由於氨氣易溶於水而造成萃取瓶內的壓力降低,導致水如噴泉般在萃取瓶中噴出。

參考資料

1. Shakhashiri, Bassam Z; Chemical Demonstrations: a handbook for Teachers of chemistry, Volume 3, 1989, pp 92-95, Madison, Wis., University of Wisconsin Press.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。
 

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