仿效“纸槽”改进实验室制取氨气:实验室制取氯气
时间：2019-02-07 03:24:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号:1005-6629(2010)03-0009-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:C 1 提出实验不足之处 在普通高中课程标准实验教科书《化学1》必修(人民教育出版社)第四章第四节《氨气 硝酸 硫酸》的教学中,关于氨气的实验室制取,教科书上仍然用的是氯化铵与熟石灰在大试管中加热来制取:2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑,该反应装置如下图:
实验能够迅速制得NH3,但该实验最大的缺陷是常会导致大试管的破裂,影响实验进行。
2分析原因
经过多次实验发现,该实验在加热过程中大试管不会破裂,大试管往往是在冷却过程中破裂。究其原因,可能是产物CaCl2的缘故,CaCl2常用作解冻剂、融雪剂,因为CaCl2极易吸水潮解,同时放出大量热。因而,大试管在冷却过程中,试管内壁沾有CaCl2的地方吸水放热,能保持较高的温度,降温缓慢,而其它没有沾CaCl2的地方降温迅速,这样,试管局部就形成了较大的温差,而玻璃的膨胀系数大,脆性强,于是出现了崩裂式的裂纹,造成试管破裂。
2008年11月在广西南宁举行的全国高中化学实验创新大赛中,湖北长阳一中的三位老师将这个实验作了改进,把反应物NH4Cl改为(NH4)2SO4,产物也就变成了CaSO4,有效的防止了试管破裂,取得了良好的效果。但是,他们忽略了该实验中的另外一个问题: 在反应加热过程中 Ca(OH)2对试管的腐蚀。我用(NH4)2SO4与 Ca(OH)2共热做了多次实验, 结果试管内壁都留下了因为Ca(OH)2 腐蚀试管而形成的白斑,没有办法清洗掉。
3实验改进思路
通过以上实验以及分析, 可以得知: 产物CaCl2沾在试管内壁导致了试管破裂, 并且 Ca(OH)2 也会腐蚀试管,那么,我们能不能找到一种方法,使CaCl2及Ca(OH)2不与试管接触?
4 实验改进方法
仿效纸槽能够代替药匙将固体粉末送入试管中,我们可以找到合适的材料做成“槽状”,将反应物NH4Cl和Ca(OH)2放入该“槽中”,小心的将“槽”送入试管底部,从而隔绝药品与试管的接触,然后加热反应。
方法1:把石棉绒均匀的做成薄片(长度约试管的1/3),用玻璃棒将石棉薄片垫入试管底部,再用长柄药匙把反应药品小心的放在石棉上,火焰集中于石棉处加热反应。
方法2:分别取铝箔(2~3层)、铝片、铜片包裹在小试管外面定型,做成圆槽(长度均约试管的1/3,最好将两边也挡住,能防止药品洒落),然后把反应药品放入圆槽中,再将圆槽用玻璃棒送入试管底部(尽量不让药品洒落试管中),火焰集中于圆槽处加热反应,分别进行实验。如图2所示:
5实验改进效果
经过多次实验,发现以上两种改进方法中试管都没有破裂,达到了设想的效果。但方法1不是很圆满:一是石棉纤维是一种致癌物质,尽量不使用;二是石棉绒难以均匀的做成薄片,反应后试管内壁留下了少量细小的白斑;三是把薄片送入试管底部过程不好操作;四是反应速度较慢。方法2效果理想,反应后试管中没有留下任何痕迹,并且铝箔(2~3层)槽、铝片槽、铜片槽用滤纸擦拭后还能重复使用。三种材料中,铜片外面会形成一层铜绿,而铝片是最易操作的。
该改进实验的优点: 彻底克服了试管的破裂和Ca(OH)2对试管的腐蚀;操作简单易行,效果明显;材料易得、便宜,并可以重复使用;降低了成本,节约了资源。
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