鈉和硫反應(yīng)實驗的微量化設(shè)計

摘要：研究發(fā)現(xiàn)國內(nèi)各版本教科書都因?qū)嶒灢僮鞯奈ｋU性，對鈉和硫反應(yīng)實驗的設(shè)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(shè)讓并巧妙地驗證了反應(yīng)產(chǎn)物，給出了一體化的實驗設(shè)計。

關(guān)鍵詞：全封閉式制取裝置；微量化；綠色化學(xué)；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(biāo)識碼：B

鈉和硫的反應(yīng)是高中化學(xué)中的重要反應(yīng)，是討論鈉和硫性質(zhì)的重要特征反應(yīng)。但由于該實驗操作的危險性和特殊性，現(xiàn)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(diào)了“鈉與硫化合時甚至發(fā)生爆炸，生成硫化鈉”這一信息。筆者在互聯(lián)網(wǎng)上也看到了關(guān)于該實驗的一些設(shè)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(yīng)等操作。由于鈉和硫發(fā)生反應(yīng)時很劇烈、火花四射，以上操作都很容易傷人而且污染環(huán)境。同時，以上操作都是在實驗結(jié)束后驗證反應(yīng)產(chǎn)物。

1 原理與分析

鈉的化學(xué)性質(zhì)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(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時很劇烈，甚至發(fā)生爆炸，生成硫化鈉。為此，可采用鈉與水的反應(yīng)引發(fā)該反應(yīng)Ⅲ，因為鈉與水反應(yīng)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(yīng)水揮發(fā)掉，同時又能為鈉與硫的反應(yīng)提供條件，2Na+S＝Na₂S。由于該反應(yīng)很劇烈易爆炸，容易傷人和污染環(huán)境，可考慮反應(yīng)在密閉系統(tǒng)內(nèi)進行微量反應(yīng)。該反應(yīng)后的產(chǎn)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(nèi)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(xiàn)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(yīng)，火花四射，并帶有爆炸性的火光和聲音。反應(yīng)停止后，繼續(xù)向普通漏斗中滴加蒸餾水，可看到小試管中有黑色沉淀產(chǎn)生。

4 理念與改進

(1)該設(shè)計采用微量化設(shè)計，節(jié)約了試劑且現(xiàn)象明顯。

(2)該反應(yīng)在密閉系統(tǒng)中進行，避免了劇烈反應(yīng)對人體的傷害。同時，產(chǎn)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(xiàn)環(huán)保意識，綠色化學(xué)精神。

(3)該裝置運用了廢棄的可樂瓶，體現(xiàn)資源再利用，培養(yǎng)了師生變廢為寶充分利用現(xiàn)有資源的學(xué)習(xí)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(dāng)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(yīng)產(chǎn)物，操作簡單，效果明顯。

參考文獻：

[1]喬紅元.鈉與硫反應(yīng)實驗研究[J]化學(xué)教學(xué).2005，(4)：6－7

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