鈉的微型實(shí)驗(yàn)小議

摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，也是化學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化、綠色化是促進(jìn)化學(xué)教育的前提，既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也可以引導(dǎo)學(xué)生用生活中的廢舊物品進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)我們生存的環(huán)境考慮環(huán)保，節(jié)約藥品，減少污染，增加學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：微型實(shí)驗(yàn) 綠色化學(xué) 污染

當(dāng)今社會(huì)的環(huán)境污染非常嚴(yán)重，為了我們?nèi)祟?lèi)的生存，站在環(huán)保的角度，力求從我們自身做起，研究微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)。綠色化學(xué)又稱(chēng)“環(huán)境無(wú)害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”，綠色化學(xué)是近十年才產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的，是一個(gè) “新化學(xué)嬰兒”。它涉及有機(jī)合成、催化、生物化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科，內(nèi)容廣泛。綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)是在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，因而過(guò)程和終端均為零排放或零污染。這一點(diǎn)重在強(qiáng)調(diào)化工生產(chǎn)中要重視環(huán)保。而化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)教學(xué)大大地節(jié)約了藥品，減少了污染，增加了學(xué)生的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且實(shí)現(xiàn)了"化學(xué)教學(xué)的綠色化"。"化學(xué)教學(xué)的綠色化"就是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中盡量使用最少量的藥品，產(chǎn)生最小的環(huán)境污染，出現(xiàn)最明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用恰好能實(shí)現(xiàn)"化學(xué)教學(xué)的綠色化"，因此研究微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用很有必要。

為此，經(jīng)過(guò)本人多年的研究和探索，對(duì)鈉的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)做了以下研究：

一、鈉的燃燒實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1、實(shí)驗(yàn)儀器：酒精燈、鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、碎蒸發(fā)皿

2、操作方法：

（1）從煤油中取出一塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，用小刀切下一小塊備用，將剩余的鈉放回煤油中，然后用鑷子夾住切下的鈉放在無(wú)水乙醇中洗去表面的煤油；

（2）將處理后的鈉放在破碎的蒸發(fā)皿（已損壞的一小塊碎瓷片）上，加熱觀察現(xiàn)象。

（3）待鈉產(chǎn)生黃色火焰后應(yīng)注意移去酒精燈，保持鈉的反應(yīng)溫度。

3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）鈉的表面呈銀白色，迅速變暗。（2）鈉熔化成閃亮的小球，外面有一點(diǎn)黑色。（3）熔化的鈉很快劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，生成淡黃色的固體。

4、現(xiàn)象分析：鈉在常溫下空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鈉，白色固體，所以顏色變暗。鈉的熔點(diǎn)低，加熱熔化成閃亮的小球，這是鈉的顏色，外面的黑色是沒(méi)有洗干凈的煤油，加熱時(shí)生成的碳。鈉劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，這是鈉的焰色反應(yīng)，因?yàn)榻饘兮c非常活波，極易與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成了淡黃色的固體過(guò)氧化鈉。

5、本實(shí)驗(yàn)中可能的反應(yīng)：（1）常溫下：4Na + O2 = 2Na2O

（2）加熱條件下，鈉與氧氣生成過(guò)氧化鈉：2Na+O2=Na2O2

（3）可能的反應(yīng)：鈉與水反應(yīng)：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)：2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑

過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)：2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑

6、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

（1）瓷片不能太大，瓷片太大，散熱多，溫度低，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。

（2）在放鈉之前，瓷片應(yīng)先預(yù)熱。

7、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：

（1）利用廢舊蒸發(fā)皿組裝反應(yīng)裝置，既充分利用了資源，又能使同學(xué)們直接感受到，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是可以利用一些簡(jiǎn)單原材料甚至廢舊儀器或生活中的廢棄物來(lái)完成的。

（2）在無(wú)水乙醇中洗滌后，更容易觀察燃燒現(xiàn)象：熔成閃亮的小球，產(chǎn)生黃色火焰，生成淡黃色的固體。

（3）與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，本實(shí)驗(yàn)避免了石棉網(wǎng)的損壞，避免了煤油燃燒生成碳黑影響實(shí)驗(yàn)效果。

（4）本實(shí)驗(yàn)節(jié)約實(shí)驗(yàn)用品，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯。

二、鈉在氯氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)探討

1、 實(shí)驗(yàn)儀器及用品：圓底燒瓶、燃燒匙、棉花、帶鐵夾的鐵架臺(tái)

2、 藥品：鈉、氫氧化鈉、高錳酸鉀、濃鹽酸

3、操作方法：

（1）取一個(gè)圓底燒瓶中加入適量高錳酸鉀和濃鹽酸，塞上導(dǎo)氣管將氣體通入氫氧化鈉溶液中；

（2）待圓底燒瓶中反應(yīng)進(jìn)行幾分鐘，有黃綠色氣體充滿燒瓶后，取一小粒鈉吸干表面的煤油后置于燃燒匙中，在酒精燈上加熱燃燒后，迅速去掉導(dǎo)氣管并將燃燒匙伸入圓底燒瓶中，瓶口放一團(tuán)浸有濃氫氧化鈉溶液的棉花。

4、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

圓底燒瓶中產(chǎn)生黃綠色氣體，鈉在黃綠色氣體中劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙。

5、現(xiàn)象分析：高錳酸鉀與濃鹽酸常溫反應(yīng)生成氯氣，鈉與氯氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以鈉在氯氣中繼續(xù)反應(yīng)，生成氯化鈉，白色固體。

6、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：

（1）本不用傳統(tǒng)的二氧化錳與濃鹽酸制氯氣，需要加熱，該實(shí)驗(yàn)將氯氣的制備和氯氣的實(shí)驗(yàn)一體化，節(jié)約了藥品和實(shí)驗(yàn)演示的時(shí)間，增強(qiáng)了可操作性和趣味性。

（2）利用圓底燒瓶作為反應(yīng)容器，容積大，便于觀察現(xiàn)象。

（3）本實(shí)驗(yàn)中氯氣具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，有劇毒，若用傳統(tǒng)的集氣瓶收集氯氣，對(duì)環(huán)境的危害很大，而改進(jìn)后用氫氧化鈉溶液和浸有氫氧化鈉溶液的棉花除去氯氣，有利于環(huán)境保護(hù)。

三、鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1、儀器及藥品：干燥管、鐵絲、燒杯、橡膠塞、金屬鈉、蒸餾水、酚酞

2、操作及現(xiàn)象：

（1）取1支干燥管，在它大口徑一端管口配1只橡皮塞，在塞子內(nèi)端插一小段鐵絲。

（2）安裝鐵架臺(tái)，將干燥管小口端向下夾在鐵夾上，下端浸在裝有4/5水的燒杯中；

（3）關(guān)閉干燥管下端止水夾，往干燥管中裝滿水，滴入幾滴酚酞試液；

（4）在橡皮塞的鐵絲上插一粒赤豆大小的已除盡煤油的鈉粒，將帶有鈉粒的橡endprint

皮塞迅速插在干燥管上端的管口上，打開(kāi)干燥管下端止水夾，鈉在干燥管

中跟水反應(yīng)，先熔成球狀，然后慢慢變小，水被排出，溶液變紅。

（5）反應(yīng)完成后，劃燃火柴后拔掉干燥管上端的橡皮塞，及時(shí)在上端點(diǎn)燃?xì)錃?，產(chǎn)生非常清析的爆鳴聲。

3、說(shuō)明

（1）上述方法所取鈉粒不宜過(guò)大，并要除盡煤油。

（2）該實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，成功率極高（達(dá)100%）。

（3）本方法同樣適用鉀跟水反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)。

4、本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)演示儀器操作簡(jiǎn)單，安全性強(qiáng)，現(xiàn)象鮮明，且可使學(xué)生理解氣體壓強(qiáng)可將液體從一個(gè)容器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)容器。

四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)：

以上實(shí)驗(yàn)，本人在教學(xué)實(shí)踐中都實(shí)施過(guò)，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，學(xué)生參與性強(qiáng)，積極性高，熱情高漲，起到了很好的效果。

在教學(xué)過(guò)程中，不論是常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還是微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)都應(yīng)該遵守同樣的原則，也就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)要符合"綠色化學(xué)"教學(xué)的思想，在教學(xué)過(guò)程中，盡量使用最少量的藥品，不產(chǎn)生環(huán)境污染或者產(chǎn)生的環(huán)境污染最小化。在某種程度上說(shuō)微型實(shí)驗(yàn)較之常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)污染少，可以達(dá)到污染的最小化，符合"綠色化學(xué)"的要求，這也正是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的意義所在。

實(shí)驗(yàn)化學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用，可以帶來(lái)化學(xué)學(xué)習(xí)方式的變革，與當(dāng)今倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法相吻合。在教學(xué)過(guò)程中我們要盡可能多思考，多探究，引導(dǎo)學(xué)生充分利用身邊現(xiàn)有的原料、廢舊物品，比如：廢舊蒸發(fā)皿、塑料瓶、注射器等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察、研究、自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自己動(dòng)手操作，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，這樣就能讓學(xué)生真正地體會(huì)到化學(xué)的樂(lè)趣，真正體會(huì)化學(xué)就在我的身邊。在課堂內(nèi)學(xué)好化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，在課堂外使得學(xué)生能有更多機(jī)會(huì)去實(shí)踐動(dòng)手操作能力，也讓學(xué)生從自身做起，為保護(hù)我們的環(huán)境做出自己的一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：

吳順美，四川省鹽源縣中學(xué)校中學(xué)一級(jí)化學(xué)教師，從教以來(lái)一直工作在高中教育第一線，將自己的很多先進(jìn)理念在課堂綻放，書(shū)寫(xiě)了多篇論文有部分發(fā)表在各種不同的國(guó)家級(jí)、省級(jí)等刊物上。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《和中學(xué)生談化學(xué)》（金松壽編著，陜西科學(xué)技術(shù)出版社）。

[3]《華羅庚學(xué)?；瘜W(xué)讀本，高1～高3》（春雨組織編寫(xiě)的，南京大學(xué)化學(xué)院教授編寫(xiě)，吉林教育出版社）。endprint