鈉和硫反應實驗的微量化設計

摘要：研究發現國內各版本教科書都因實驗操作的危險性，對鈉和硫反應實驗的設計及操作未有涉及。文章從實驗的安全性考慮，提出了微量化、綠色化設讓并巧妙地驗證了反應產物，給出了一體化的實驗設計。

關鍵詞：全封閉式制取裝置；微量化；綠色化學；資源再利用

文章編號：1005－6629(2012)8－0047－02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

鈉和硫的反應是高中化學中的重要反應，是討論鈉和硫性質的重要特征反應。但由于該實驗操作的危險性和特殊性，現行高中教材中(新人教版、新蘇教版、新上科版)都沒有介紹該實驗操作。舊人教版也只是強調了“鈉與硫化合時甚至發生爆炸，生成硫化鈉”這一信息。筆者在互聯網上也看到了關于該實驗的一些設計，如將鈉和硫放入坩堝中加熱、將鈉和硫各取少許放人研缽中一起研磨、將鈉與硫蒸氣反應等操作。由于鈉和硫發生反應時很劇烈、火花四射，以上操作都很容易傷人而且污染環境。同時，以上操作都是在實驗結束后驗證反應產物。

1 原理與分析

鈉的化學性質很活潑，能跟很多非金屬直接化合。鈉和硫在微熱、點燃和研磨條件下很容易發生反應，反應時很劇烈，甚至發生爆炸，生成硫化鈉。為此，可采用鈉與水的反應引發該反應Ⅲ，因為鈉與水反應會放出大量的熱，可使鈉融化為閃亮的小球。若滴入少量的水，放出的熱量可使未反應水揮發掉，同時又能為鈉與硫的反應提供條件，2Na+S＝Na₂S。由于該反應很劇烈易爆炸，容易傷人和污染環境，可考慮反應在密閉系統內進行微量反應。該反應后的產物可用醋酸鉛溶液來檢驗，因為硫離子與鉛離子可生成難溶性的硫化鉛黑色沉淀。

2 儀器與改造

2.1 實驗用品

1.25L透明可樂瓶2個，鐵架臺(帶鐵夾、鐵圈)，長膠頭滴管，3號單孔橡膠塞一個，6 cm短頸漏斗一個，石棉絨一小塊，細小試管一個，厚壁透明氣球一個。金屬鈉，硫粉，蒸餾水，醋酸鉛溶液，碳酸鈉溶液等。

2.2 實驗步驟

2.2.1 可樂瓶的加工

取2個1.25 L透明可樂瓶，將其中一個的離底部三分之_處剪掉，變成一個無底的可樂瓶(如圖1)。將另一可樂瓶的底部用剪刀打上幾個孔洞，其中中間一個孔洞比小試管的直徑略小(如圖2)。

2.2.2 鈉與硫的混合

切取一小塊綠豆粒大小的金屬鈉，去掉氧化膜，用濾紙吸凈其表面的煤油，再用小刀切成更小的碎片，然后在鈉的表面覆蓋少量(約半藥匙)硫黃粉(防止鈉被氧化)，備用。

2.2.3 實驗儀器的組裝

取底部打有孔洞的可樂瓶倒置于鐵架臺鐵圈上，然后將盛有10 mL醋酸鉛溶液的小試管固定于中間的孔洞上，再將鋪有石棉絨的普通漏斗伸入小試管中固定，并迅速將鈉與硫粉的混合物平鋪在石棉絨上。取另一無底的可樂瓶迅速套裝在固定有漏斗和試管的可樂瓶底部上(可樂瓶底部稍細套裝并不困難)，再將帶有膠頭滴管(內有少量水不要使其滴出)的橡膠塞塞緊于無底可樂瓶的上口部。最后將盛有10 mL碳酸鈉溶液的厚壁透明氣球套緊于底部可樂瓶的口部(如圖3)。

3 操作與現象

輕輕擠壓頂部膠頭滴管的膠頭，緩慢滴入一滴蒸餾水。可看到鈉與硫劇烈反應，火花四射，并帶有爆炸性的火光和聲音。反應停止后，繼續向普通漏斗中滴加蒸餾水，可看到小試管中有黑色沉淀產生。

4 理念與改進

(1)該設計采用微量化設計，節約了試劑且現象明顯。

(2)該反應在密閉系統中進行，避免了劇烈反應對人體的傷害。同時，產生的少量二氧化硫氣體被碳酸鈉溶液吸收減少了污染性氣體的排放，體現環保意識，綠色化學精神。

(3)該裝置運用了廢棄的可樂瓶，體現資源再利用，培養了師生變廢為寶充分利用現有資源的學習生活意識。

(4)盛有碳酸鈉溶液的厚壁氣球在該實驗中既充當了容器盛放試劑，又起到了爆炸時氣體膨脹時緩沖壓強的作用，真是一舉兩得。

(5)該裝置一次性驗證了反應產物，操作簡單，效果明顯。

參考文獻：

[1]喬紅元.鈉與硫反應實驗研究[J]化學教學.2005，(4)：6－7

[2]王旭升.鈉與硫反應實驗裝置的設計[J]中國教育技術裝備，2011.(1)：200