化学教育 ２００８年第１１期 氯化铵分解实验的创新 吴子由 （四川达州市高级中学６３５０００） 对于氯化铵的分解实验，我设计的实验方法，创 生成氯化铵的过程，弥补了高中化学教科书之不足。 新使用了中间封闭的大试管这种仪器，使氯化氢和氨 也比以前一些报刊上刊登的改进方法，更科学，更进 气同时从试管两端排出，同时分别检验，且装置简单， 步。 构思巧妙。革新了吸收分离手段，使氯化铵分解生成 笔者设想，加热时，让氯化氢和氨气分别从试管 的氯化氢和氨气，在排出的最短时间内，就被吸收分 两端飘逸出来。加入某种试剂，一端只吸收氨气，放 离。采用了无机有机分层检验观察的新方法，既观 出氯化氢。将放出的氯化氢通人滴有石蕊的蒸馏水 察到了氯化氢和氨气的气泡，又检验出了氯化氢和 中，使石蕊从浅紫色逐渐变成红色。另一端只吸收 氨气，还吸收了有毒的尾气。不但克服了实验的难 氯化氢，放出氨气。将放出的氨气通人滴有酚酞的 点，还使实验具有多种功能；能分离出生成的氯化氢 蒸馏水中，使酚酞从无色逐渐变成红色。再将氨气 和氨气；能观察到无色的氯化氢和氨气的气泡；能检 和氯化氢分别通人下层的四氯化碳，四氯化碳是非 验出氯化氢和氨气。弥补了高中化学教科书之不 极性分子，氯化氢和氨气都是极性分子，根据相似相 足。 溶规则，氯化氢和氨气都不溶于四氯化碳，会成气泡 １实验原理 冒出来，这就观察到了生成的无色的氯化氢和氨气 ＾ ＮＨ Ｃ１— ＨＣ１十＋ＮＨ 十 的气泡。氯化氢和氨气的气泡再冒人滴有酚酞和石 ２实验装置图 蕊的蒸馏水中，这就既检验出了氯化氢和氨气，又吸 收了有害的尾气。 吸收氯化氢容易，用实验室常用试剂碱石灰或 生石灰。用什么物质吸收氨气，却遇到了困难，选择 了很久。用实验室常用试剂无水氯化钙，效果不佳； 用无水硫酸铜，效果也不佳。笔者思考氯化钙、硫酸． 水、石蕊 水、酚酞 四氯化碳 四氯化碳 铜等是中性干燥剂，虽然可以吸收氨气，但如果用酸 性的干燥剂吸收碱性的氨气，效果应该更好。酸性 ３实验创意 氯化铵分解实验的难点，是生成的氯化氢和氨 干燥剂既是固体的，酸性还要强的，查《中学教师化 气，又极易化合成氯化铵，不容易观察到生成的氯化 学手册》得知，五氧化二磷吸水性好，是固体，酸性较 氢和氨气，更不容易将生成的氯化氢和氨气分离出 强，效果应该好。笔者试验过草酸、五氧化二磷等， 来。用高中化学教科书第二册第１２页演示氯化铵 最后选择了五氧化二磷。 分解的实验方法，根本观察不到实验的分解过程和 分别将沾有五氧化二磷和碱石灰的石棉绒，放 分解产物。演示出的氯化铵分解的实验现象，与碘 到两端氯化铵固体的上面，即试管的偏中部，而不仅 的升华现象倒很相似。要说明氯化铵的分解原理， 是试管口，使氯化铵分解生成的氯化氢和氨气，在逸 必须靠教师的解释，有时还要写上氯化铵的分解和 出的最短时间内，就被吸收分离，这就大大减少了氯 化合的２个化学方程式，学生才能明白。历年（各种 化氢和氨气化合生成氯化铵的机率，就能更好地更 版本）的化学教科书，都没能解决这个问题。一些报 多地生成氯化氢和氨气。 刊上刊登的改进方法，也不令人满意。 ４实验用品 笔者设计的氯化铵分解实验，具有多种功能：能 氯化铵，碱石灰，五氧化二磷，四氯化碳，石蕊， 分离出生成的氯化氢和氨气；能观察到无色的氯化 酚酞，蒸馏水，石棉绒。 氢和氨气的气泡；能用化学方法检验生成的氯化氢 铁架台，酒精灯，中部封闭的大试管，玻璃棒，小 和氨气。不但能直观地从本质上演示出氯化铵的分 烧杯，火柴，药匙，镊子。 解过程，还能演示出将生成的氯化氢和氨气再化合 ５实验操作 （下转第７３页） ２００８年第ｌ１期 化学教育 氢离子氧化了钠单质，而苯酚固体是分子晶体，在用 ３几点感想 乙醚作溶剂或熔融时电离出的氢离子的浓度（准确 编者引人该实验，本意是什么？是用来说明分 地说，应是活度）比相同条件下的乙醇小。这正如盐 子中基团之间相互影响？还是用来说明非氧化性羟 酸呈强酸眭，但氯化氢气体与钠反应困难一样。若 基都能与金属钠发生置换反应？还是要求学生，通 是在水溶液中，苯酚的电离度比乙醇在水溶液中大， 过实验认识到客观事物的复杂性，理论预测不一定 这一点可用测相等物质的量浓度的苯酚溶液和乙醇 正确的哲学命题？我们不得而知。如果是作为前 溶液的ｐＨ来验证。 者，本实验的结论是适得其反。当然，若作为探究苯 那么为什么在乙醚中或熔融时，苯酚难电离出 酚和乙醇分子中羟基上氢原子活泼性的一个实验设 其中的Ｈ＋呢？这需要考虑到氢键的影响。 计方案（不一定可行）可以提出来交由学生去验证， 我们可以先回顾一道２００４年的初 ， Ｅ１ ． 并在此基础上请学生设计出更多更好的方案，以下 赛题：请解释氯仿在苯中的溶解度明显＼（，／～ 是笔者的学生设计的一些方案，提出来以供大家讨 比ｌ，１，１一三氯乙烷的大。原因是 ｆＩ 论： ＣＨｃｌ。的氢原子与苯环的共轭电子形 ＝＝＝＃ （１）ＪＲ适量的乙醇和苯酚，分别配制成同物质的 成氢键。其氢键如图２所示。苯酚中 ＝＝：＝＝＝，／ 量浓度的溶液，测定两溶液的ｐＨ，ｐＨ小的对应分子 苯环上的电子云密度比苯中苯环电子 图２ 中羟基上的氢原子活泼。 云密度高，苯酚羟基氢核的裸露比氯仿中氢核更明 （２）取２支试管，分别加入１ ｇ无水乙醇和苯酚 显，因此，苯酚之间可以形成图３所示氢键： 晶体，分别注入３ ｍＬ蒸馏水，振荡，得到乙醇溶液和 ・ 苯酚溶液，再向试管中逐滴滴入５ ｍＬ混有酚酞的 ～ ＿… ． ＮａＯＨ溶液，若苯酚中红色褪去，而乙醇中红色不褪 去，则可说明苯酚中的氢较为活泼。 （３）取２支试管，加入２ ｍＬ ＮａＯＨ溶液，加入 形成环状、链状的双聚或多聚式。苯酚羟基氢与 １～２滴酚酞，取０．４６ ｇ乙醇和０．９４ ｇ苯酚放人试 酚环共轭Ⅱ键之间形成的氢键比ＣＨＣＩ３的氢原子与 管中，加入苯酚的试管红色变浅明显，因此苯酚上的 苯环的共轭电子形成的氢键强，比乙醇分子间氢键也 羟基氢更活泼。 要强。正是这种强的氢键约束了羟基氢，破坏这类氢 （４）取适量的乙醇和苯酚，分别配制成同物质的 键需要较多的能量。另外，从分子结构出发，不难想 量浓度的溶液，分别滴加到ＮａＡ１Ｏｚ溶液中，能产生 象，苯酚中羟基氢与苯环之间形成 浑浊的是苯酚溶液：Ｃ６Ｈ５ＯＨ＋ＮａＡ１Ｏｚ＋Ｈ２Ｏ— 氢键，羟基氢被Ⅱ键电子云所笼 Ｈ Ｃ６Ｈ ＯＮａ＋Ａｌ（ＯＨ）。 ，则苯酚上的羟基氢更活 罩，紧扣其中（如图４所示）。金属 泼。 钠首先接触的是Ⅱ键电子云，电子Ｈ （５）取适量的乙醇和苯酚，分别配制成同物质的 斥，所以苯酚与金属钠的反应活化 传人，必然受到Ⅱ键电子云的排 图４ 量浓度的溶液，分别滴加到ＮａｚＣＯ。溶液中，能产生 浑浊的是苯酚溶液：Ｃ６ ＯＨ＋Ｎａ２Ｃ０３一Ｃ６Ｈ５ＯＮａ＋ 能比乙醇与金属钠反应的活化能大，反应速率慢应 ＮａＨＣＯ。Ｊｒ，则苯酚上的羟基氢更活泼。 在预料之中。 将以上方案付诸实践，可得知苯酚中的羟基氢 较为活泼。 （上接第６４页） （１）用中部封闭的大试管或在硬质大试管中部放 氯化铵固体分解，生成氯化氢和氨气。氯化氢 人小纸块封闭，连接好实验装置，检查装置的气密性。 使滴有石蕊的蒸馏水逐渐变红色，氨气使滴有酚酞 （２）两边分别加人氯化铵。 的蒸馏水逐渐变红色。 （３）将五氧化二磷和碱石灰分别混入石棉绒，再 ７实验评价 分别加入到两边氯化铵固体上面。 （１）科学新颖，操作简便，现象明显，安全快捷。 （４）将两边导管插入烧杯中，烧杯下面盛四氯化 （２）适用于中学化学教学关于卤化铵分解、碳酸 碳，上面分别盛滴有酚酞和石蕊的蒸馏水。 氢铵分解等一类演示实验，适用于发展学生创新能 （５）缓缓加热。 力的分组实验。 （６）观察四氯化碳层中的气泡，观察蒸馏水层中 参考文献 颜色的变化。 ［１３高中化学教科书（第二册）．北京：人民教育出版社，２００３ ６实验结论 ｒ２］中学教师化学手册．北京：科学普及出版社，１９８１