鈉在氯氣中燃燒實驗的優(yōu)化

李慧靜　陳彩鳳　陳迪妹

根據(jù)浙教版初中八年級下冊教材P13課堂實驗中《鈉在氯氣中燃燒》的實驗描述，將鈉放入燃燒匙里點燃后放入盛滿氯氣的集氣瓶中，燃燒過程中，我們發(fā)現(xiàn)該裝置在現(xiàn)象明顯程度、環(huán)境污染等方面存在較多的缺點。對此，我們通過反復(fù)討論，反復(fù)實驗，不斷探究，在實驗現(xiàn)象、實驗裝置、實驗藥品的使用等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。我們使氯氣的制取、氯氣與鈉的反應(yīng)均在同一個密封裝置中進(jìn)行，只需滴加濃鹽酸制備氯氣，滴加水使金屬鈉熔化并更加徹底地除去表面氧化膜，從而引發(fā)反應(yīng)即可。這樣大大地減少了實驗風(fēng)險，并提高了實驗的可操作性、可控性與可觀察性。

一、實驗儀器與試劑

試劑：濃鹽酸（15mL）、氯酸鉀粉末（半匙）、20%的氫氧化鈉溶液、金屬鈉。

實驗儀器：脫脂棉、針筒、集氣瓶、與集氣瓶配套的木塞、燃燒匙、三角漏斗、200mL燒杯、橡膠管、滴管、玻璃導(dǎo)管、濾紙、小刀、藥匙等。

二、實驗裝置

圖1鈉在氯氣中燃燒實驗的優(yōu)化裝置

三、實驗步驟和現(xiàn)象

1.裝置：在與集氣瓶配套的木塞上打出三個孔，可以塞進(jìn)注射器、滴管、玻璃導(dǎo)管，木塞上插入燃燒匙，在玻璃導(dǎo)管上用橡膠管連接三角漏斗，用200mL燒杯接收，搭建成尾氣處理裝置。

2.加料：在針筒中加入15mL濃鹽酸，滴管吸取少量水，用脫脂棉包裹小半鑰匙的氯酸鉀粉末放入試劑瓶底部，200mL燒杯中加入20mL20%的氫氧化鈉溶液，切取綠豆大小鈉塊，用濾紙吸干表面煤油，放到燃燒匙中。

3.氯氣制備：緩慢滴加濃鹽酸至包有氯酸鉀的脫脂棉處，使之反應(yīng)，產(chǎn)生黃綠色氣體。

4.鈉與氯氣反應(yīng)：待黃綠色氣體充滿集氣瓶后，滴加1滴水至鈉粒上，使鈉塊產(chǎn)生火花，停止滴水。

5.實驗現(xiàn)象：鈉塊劇烈燃燒，發(fā)出刺眼的黃色火焰，同時集氣瓶壁上產(chǎn)生大量的白色固體。

四、實驗注意事項

1.在打孔時保證插入滴管后，滴管中的水剛好滴到燃燒匙而濃鹽酸不會滴到。

2.三角漏斗一半浸入NaOH溶液，一半不浸入溶液，防止吸收的時候發(fā)生倒吸現(xiàn)象。

3.脫脂棉不宜太厚，放入后要壓平，不要接觸到燃燒匙，也不宜太薄，否則粉末會散開。

五、實驗改進(jìn)后的優(yōu)點

1.實驗氣體制備、收集、反應(yīng)均在一個集氣瓶中發(fā)生，裝置輕便，方便教師搬運與轉(zhuǎn)移，且裝置可反復(fù)利用，可作為此反應(yīng)的專屬裝置，充分體現(xiàn)實驗裝置的微型化以及綠色化學(xué)和環(huán)保概念。

2.實驗者只需將濃鹽酸緩慢滴入，并滴加水即可，不需要加熱或點燃金屬鈉，也不再需要收集氯氣，操作方便，可以讓學(xué)生進(jìn)行，很好地調(diào)動了化學(xué)課的課堂氣氛。

3.用氫氧化鈉吸收多余的氯氣，保護(hù)環(huán)境，防止氯氣泄漏帶來的環(huán)境污染。

4.現(xiàn)場制備氯氣，并且制取氯氣的時間短、濃度大，實驗時火焰明顯、白煙較密集，直觀性強，可供學(xué)生觀察。

5.用水滴到鈉表面以除去氧化膜，同時放熱，使得反應(yīng)劇烈，解決了鈉在空氣中極易被氧化的困擾。

6.用脫脂棉包裹氯酸鉀粉末，防止液體與粉末反應(yīng)時粉末在瓶內(nèi)飛濺造成實驗失誤，并且脫脂棉的滲透作用使得濃鹽酸與氯酸鉀能夠緩慢反應(yīng)，防止由于反應(yīng)過于劇烈造成危險。

注：本文系溫州大學(xué)2013年學(xué)生科研課題之研究成果，指導(dǎo)師為陳迪妹老師。

（責(zé)任編輯羅艷）endprint