鈉與水反應演示實驗的改進

　　摘 要： 本文針對2002年人民教育出版社出版的全日制普通高級中學教科書（必修）第一冊教材中安排的鈉與水反應演示實驗的改進，即：一是將鈉投入水中，觀察鈉在水中的變化；二是收集鈉與水反應產生的氣體進行檢驗。證明鈉與水反應中有氫氣和堿生成的分離實驗進行整合性的創新改進，便于觀察現象，有利于培養學生的創新意識，從而提高課堂教學效率。
　　關鍵詞： 高中 鈉與水反應 演示實驗 實驗改進
　　
　　一、教材中實驗的不足
　　人教版2007年1月第2版高一化學課本，第26頁鈉與水反應的演示實驗［2-3］、［2-4］，這兩個演示實驗按課本上的操作存在一些美中不足。
　　鈉與水反應一般現象的觀察和對產生氣體的檢驗分離成兩個過程是沒必要的。再者實驗［2-3］的操作是在一個敞口的燒杯里進行的，鈉與水反應同時會伴有鈉與空氣中的氧氣劇烈反應并產生火花，使鈉更容易的跳出燒杯。因此該實驗存在著一定的安全隱患。
　　實驗［2-4］的操作中的不足。
　　1.用排水法收集氫氣時，需要將盛滿水的試管倒置于燒杯內，即使用500ml的燒杯。水也容易溢出來從而帶來操作的不便。而且手要伸進燒杯里去，又因鈉與水反應生成的氫氧化鈉溶液有腐蝕性，導致腐蝕手。
　　2.在檢驗氫氣的實驗操作中，金屬鈉容易從鋁箔中脫落，浮出水面。達不到實驗預定的目的，只能重做，浪費藥品和時間。
　　3.金屬鈉的量也不好控制，量少了收集不滿一試管的氫氣、量多了又有危險性。對于以上的不足，我做了以下改進。
　　二、實驗改進
　　（一）實驗設計思路
　　1.儀器主要來源于日常生活用品，組裝簡單、能培養學生的創造思維能力。
　　2.無污染，過程安全、無危險隱患、能體現環保科學理念。
　　3.裝置氣密性檢查方法簡單化。
　　4.實驗內涵豐富化。
　　5.藥品做到節約化。
　　（二）實驗材料及藥品
　　1.材料:30ml的注射器（2個）、輸液器塑料管、雙孔塞（1個）、長頸三角漏斗（1個）、導管、止水夾、鐵架臺、鑷子、濾紙、毛玻璃片、小刀、火柴、活動開關（1個）。
　　2.藥品：金屬鈉、酚酞試液、煤油、清水。
　　（三）實驗原理
　　（四）實驗裝置
　　（五）實驗操作過程及現象
　　教師演示引導學生有序地觀察實驗現象并作記錄：首先檢查該裝置的氣密性即將左端注射器中事先滴有酚酞試液的30ml清水緩慢地注入到右端反應器中并能觀察到液面逐漸上升、接著用止水夾夾住乳膠管，會發現插入到右端反應器中的漏斗中液面會漸漸上升，上升到一定高度時，停止擠壓左端注射器手柄會觀察到漏斗中的液面不會下降，這/ebvQJT7a3vw7t4FHct++w==說明了該裝置氣密性是良好的。【如下圖所示】
　　緊接著將20ml的煤油注入到右端反應器中，用鑷子從煤油中取出一小塊已切好的金屬鈉用放置在毛玻璃片上的濾紙吸取其表面的煤油，然后用小刀刮去其表面的氧化層后轉移到反應器中會發現，鈉在煤油中逐漸下沉，至水面。這說明了鈉的密度比煤油的大，比水的小，進而驗證了少量的金屬鈉為什么保存在煤油中。鈉的表面有大量氣泡冒出并推動其在水的表面及煤油層中上下來回游動，這樣減緩了鈉與水反應的速率（杜絕了鈉與水反應的同時伴有與空氣中氧氣反應太劇烈并產生火花），同時更重要的說明了金屬鈉與水反應有氣體生成。水溶液從上至下逐漸變紅色。說明了金屬鈉與水反應有堿生成。隨著鈉粒逐漸變小，右端反應器中液面逐漸下降，而漏斗中液面逐漸上升，當漏斗中液面上升到一定高度后（如下圖所示）。
　　用點燃的火柴靠近導氣管尖嘴部分并打開止水夾，會聽到輕微的“噗”聲，這樣就驗證了金屬鈉與水反應生成了氫氣。（如下圖所示）
　　伴有黃色火焰（原因：導管尖嘴部分玻璃成分有鈉元素），等到反應完全時利用左端的注射器手柄將右端反應器中煤油和紅色反應液分離，分離基準面選為右端反應器底部為準。將分離的煤油回收到回收瓶中重新利用，紅色反應液轉移到廢液缸中。（如下圖所示）
　　最后洗滌所用儀器。
　　（六）實驗改進優點
　　1.取材方便、組裝簡單、成功率高、易推廣。
　　2.裝置氣密性檢查方法特殊而簡單。
　　3.實驗內涵豐富、在較大的程度上涵蓋了鈉與水反應的各種問題以及金屬鈉的物理性質和保存問題。
　　4.反應緩慢、操作安全可靠、現象真實明顯（杜絕了鈉與水反應的同時伴有與空氣中氧氣反應太劇烈并產生火花）。
　　5.實驗藥品做到了回收重新利用。
　　6.實驗趣味性強，使學生的創造能力得以培養。
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”