金屬鈉與水反應(yīng)的實驗改進(jìn)

王肅云

摘 要：在現(xiàn)行版實驗的基礎(chǔ)上，對關(guān)于金屬鈉與水反應(yīng)的演示實驗進(jìn)行分析，并提出和設(shè)計新的金屬鈉與水反應(yīng)的演示實驗簡易裝置。

關(guān)鍵詞：演示實驗；裝置；器材；改進(jìn)

一、實驗?zāi)康?/p>

（1）掌握鈉與水反應(yīng)的實驗操作。（2）理解鈉與水反應(yīng)有關(guān)實驗現(xiàn)象的原因。 （3）培養(yǎng)學(xué)生利用實驗分析、解決問題的能力。（4）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的能力。（5）使學(xué)生初步學(xué)會根據(jù)參加反應(yīng)的“元素種類”和“原子結(jié)構(gòu)”推導(dǎo)可能生成的反應(yīng)產(chǎn)物。（6）培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，感受化學(xué)世界的奇妙，有將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實踐的意識，能夠?qū)εc化學(xué)有關(guān)的社會和生活問題做出合理的判斷。

二、實驗原理

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

三、提出問題

如果按高中化學(xué)第一冊

（必修）P26[實驗2-3]和[實驗

2-3]所介紹的裝置（見圖1）

來演示金屬鈉與水的反應(yīng)，

有如下不足：

（1）鈉與水反應(yīng)一般現(xiàn)象的觀察和對產(chǎn)生氣體的收集與檢驗這兩個過程的分離是沒有必要的。（2）鈉與水反應(yīng)非常劇烈，存在一定的安全隱患。（3）用排水法收集氫氣時，需要將盛滿水的試管倒置于燒杯（500ml）內(nèi)，操作不方便，比較麻煩。況且在實際操作中，金屬鈉顆粒容易從鋁箔中脫落，浮出水面，從而導(dǎo)致實驗失敗。（4）用同一小顆粒金屬鈉，實驗不能反復(fù)進(jìn)行多次，另外金屬鈉的量較難控制，量少了，收集不滿一試管的氫氣，量多了，又有危險。（5）用排水法收集氣體時，生成的氫氧化鈉會腐蝕手。

四、實驗改進(jìn)

針對上述不足，解決問題的關(guān)鍵是控制鈉與水反應(yīng)的速率，只要控制好鈉與水反應(yīng)的速率，對鈉與水反應(yīng)一般現(xiàn)象的觀察和對產(chǎn)生氣體的收集與檢驗就不是難題。實驗改進(jìn)方案以煤油來控制鈉與水的反應(yīng)速率，將教材中的整個實驗合二為一，避免了上述問題。實驗改進(jìn)裝置秉承啟普發(fā)生器的設(shè)計思想，設(shè)計出一個（見圖2）。

五、實驗用品

儀器：注射器、軟塑料瓶、橡膠管、尖嘴管、玻璃管、彈簧夾、鐵架臺等。藥品：鈉、水、酚酞試液、煤油。

六、實驗步驟

實驗的具體操作和現(xiàn)象如下：

（1）按圖2完成儀器組裝，取下注射器上端的橡膠塞，關(guān)閉下端的彈簧夾，向注射器中倒入約50ml的煤油；將除去氧化膜的小塊鈉（黃豆大小），放入到煤油中，塞上帶玻璃尖嘴的橡膠塞，并打開尖嘴處的彈簧夾。（2）在簡易漏斗中加入滴有酚酞試液的水約100ml，打開注射器下端的彈簧夾，就有大量的水進(jìn)入注射器，等注射器上端的煤油層剛到橡膠塞處，關(guān)閉尖嘴處的彈簧夾。（3）鈉與水反應(yīng)，鈉在煤油層中上下移動，其表面產(chǎn)生氣泡，水層逐漸變成紅色，同時注射器內(nèi)液面下降。（4）當(dāng)注射器內(nèi)鈉停止反應(yīng)時，打開尖嘴處的彈簧夾，在尖嘴管口點火，可見到明顯的黃色火焰（因玻璃中含有鈉元素），證明產(chǎn)生的氣體為可燃性的氫氣。（5）隨著氫氣的燃燒，試管內(nèi)壓強減小，右邊的水又進(jìn)入注射器內(nèi)，與金屬鈉接觸時，反應(yīng)又繼續(xù)進(jìn)行，故用同一顆粒金屬鈉，可反復(fù)幾次進(jìn)行試驗。

七、實驗改進(jìn)后的優(yōu)點

（1）操作簡便，安全。由于鈉與水反應(yīng)是在水和煤油的交界面進(jìn)行，反應(yīng)緩慢，而且整個反應(yīng)是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，從而避免了起火、爆炸、飛濺等現(xiàn)象。（2）實驗內(nèi)涵豐富。一套實驗裝置在較大程度上涵蓋了鈉與水反應(yīng)的各種問題，以及鈉金屬的物理性質(zhì)和保存等方面的問題。（3）實驗現(xiàn)象明顯新奇。小球上下運動的實驗現(xiàn)象在中學(xué)實驗上并不多見。（4）可控制反應(yīng)，并可反復(fù)進(jìn)行多次實驗。（5）儀器來源于日常生活中的常見物品，組裝簡單，容易推廣。（6）不會腐蝕手。

參考文獻(xiàn)：

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（肅南裕固族自治縣第一中學(xué)）