鈉與水反應實驗的改進

齊奇

鈉與水反應的實驗是高中化學重要的實驗之一，人教版普通高中課程標準實驗教科書化學必修1模塊第49頁至第50頁中介紹了該實驗：在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊綠豆大的鈉放入水中。你看到什么現象？

按教材的實驗方案，學生可觀察到“鈉浮在水面上，熔成小球，小球四處游動，發出嘶嘶的響聲，最后消失，溶液變紅”的現象，見圖1。

在實驗過程中，我發現該實驗存在以下不足。

1.鈉與水反應非常劇烈，存在一定的安全隱患。如果煤油沒有用濾紙完全吸干或鈉的用量稍大，在鈉與水反應的過程中會有火星產生。

2.不能直接觀察到氣體產生，無法對產生的氣體進行收集和驗證。為了收集并驗證氣體，必須設計另外一套裝置，即用一小塊鋁箔包住金屬鈉，用大頭針在鋁箔上穿幾個小孔，再用排水法收集后驗純。

該方案在實際操作中，金屬鈉易從鋁箔中脫落，浮出水面，導致實驗失敗。金屬鈉的量較難控制，量過少不能集滿氫氣，過多又有安全隱患。

用排水法收集氣體時，生成的氫氧化鈉具有腐蝕性，且驗純實驗不明顯，存在一定缺陷。

3.沒有從實驗本身得出反應結論。教材中第50頁直接給出化學方程式 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，反應生成物NaOH可通過酚酞溶液驗證，但反應物中是否有氣體？如果有，又是什么氣體？

通常情況下，老師只能從鈉球的游動及氧化還原反應的知識分析得出產生的氣體是氫氣。但作為初學者，我們更希望通過實驗得出結論。

一、改進設想

很多人都對該實驗進行了深入研究及實驗改進，主要集中在對反應裝置、點燃方式、反應速率的改進。

在眾多改進實驗中也出現了一些不足之處，如所用裝置實驗室不常用、不便于普及、裝置結構復雜、費用高、難以從實驗本身得到正確結論等。

在實驗室中，我注意到一些廢棄的儀器，并受注射器類玩具的啟發，腦海里有了改進鈉與水反應實驗的設想。改進后的實驗裝置見圖2（省略試管夾和燒杯）。

二、實驗用品

實驗器材：廢試管、注射器、試管夾、鐵絲、鑷子、濾紙、小刀、酒精燈、500mL燒杯、橡膠塞。

實驗藥品：金屬鈉、酚酞溶液、蒸餾水。

三、實驗步驟

1.將廢試管底部打破，作為反應容器。

2.選取大小合適的橡膠塞，將注射器針頭插入橡膠塞，橡膠塞底部插入一小截鐵絲，鐵絲彎成魚鉤狀。

3.切約為綠豆1/2大小的金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，用鑷子將鈉穿在鐵絲上，將鐵絲彎成閉合的圓形。

4.在燒杯中裝滿蒸餾水，用試管夾夾好破底的試管，試管稍傾斜以保證浸滿水，并滴入兩滴酚酞溶液。

5.用橡膠塞快速塞緊試管，鈉接觸水開始反應，試管內液面下降，說明產生大量氣體，待反應結束后用注射器抽取氣體，在酒精燈外焰上點燃，罩在干冷的燒杯內。燒杯壁上出現水珠，說明產生的氣體是氫氣。試管內的溶液變紅，說明產生了堿性物質。

四、優點和不足

1.優點

本實驗裝置簡單，將廢試管再次利用，經濟節約。金屬鈉的用量少，反應較安全。反應前試管內充滿水，產生的氣體不需要驗純，可直接點燃。用注射器點燃氫氣，操作簡單，現象明顯，充滿趣味。隨著實驗的完成，反應生成物也及時得以驗證。

2.不足

要滿足多人同時做該實驗，難以找到大量的廢試管，而且將廢試管破碎過程中，存在一定的安全隱患。在開始反應的瞬間，插入橡膠塞的速度要快，且對注射器的密閉性要求較高，否則混入了空氣也會帶來安全隱患。