基于綠色化學(xué)的鈉與氯氣的實驗探究

劉海毅　高靚

摘 要 為完善教材中鈉與氯氣的實驗方法，將教材中無法密封，氯氣易外漏的敞開實驗改為封閉化、一體化、集約化的實驗裝置，便于實驗開展的同時，有利于學(xué)生更清晰更安全地觀察反應(yīng)過程。實驗結(jié)束后用注射器加入氫氧化鈉以吸收未被反應(yīng)的氯氣，使綠色環(huán)保的化學(xué)的思想在教學(xué)實踐中得以應(yīng)用。借助生活中常見的注射器和青霉素瓶，不但降低了實驗成本，而且有利于學(xué)生分組實驗的開展。實驗現(xiàn)象明顯，操作簡單、安全性強，能取得良好的實驗效果。為化學(xué)課堂教學(xué)和實驗創(chuàng)新提供了有益的參考和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞 實驗探究 氯氣 注射器 封閉化 綠色環(huán)保

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

鈉與氯氣的實驗是人教版《必修 2》中重要實驗之一。本實驗作為教學(xué)的重要輔助手段，意在強化學(xué)生的直觀感受，加深對活潑金屬與活潑非金屬反應(yīng)原理的理解。

1問題的提出

教材實驗：“取一塊綠豆大的金屬鈉（切去氧化層），用濾紙吸凈煤油，放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈微熱，將盛有氯氣的集氣瓶倒扣在鈉的上方，觀察現(xiàn)象”。在化學(xué)必修二實驗教學(xué)中，本實驗是通過觀察實驗現(xiàn)象達到對實驗反應(yīng)的認(rèn)識。但實驗裝置（圖1）存在一定的不足：

（1）反應(yīng)裝置無法密封，氯氣易外漏，直接威脅師生的身心健康，不符合實驗安全和綠色化學(xué)的要求；

（2）反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的氯氣很難處理；

（3）氯氣需事先制備、收集，實驗準(zhǔn)備周期較長，不便于實驗的開展。

2實驗的探究

2.1探究思路

探究實驗立足于教材經(jīng)典實驗，按照教材中學(xué)生分組要求，從觸發(fā)反應(yīng)條件和氯氣制備實驗出發(fā)，從生活生產(chǎn)選材，尋找成本低，效果好的實驗材料，嘗試進行廢氣處理。生活中常見的注射器和青霉素瓶為實驗改進提供了最初的靈感。

2.2探究實驗

2.2.1實驗裝置

結(jié)合教材氯氣的發(fā)生裝置（圖2），搭建一套完整的反應(yīng)裝置（圖3），通過改進，設(shè)計成如圖4的改進實驗裝置。

2.2.2實驗改進

（1）改進實驗設(shè)計，從生活中選材，用裝有水的注射器代替酒精燈，用小燒杯作反應(yīng)的發(fā)生裝置；

（2）用注射器向裝有氯酸鉀的青霉素瓶中滴加鹽酸，使氯氣的制備裝置和反應(yīng)裝置合二為一；

（3）利用注射器向反應(yīng)瓶中加入氫氧化鈉，吸收廢氣。

2.2.3 實驗過程

（1）連接好裝置（圖4），用注射器向裝有氯酸鉀的玻璃瓶中加入少量的鹽酸。

（2）當(dāng)觀察到黃綠色氣體充滿整個集氣瓶后，用裝有水的注射器向載有小塊鈉的陶瓷片上滴加一滴水。

這樣可除去鈉表面的氧化膜并釋放出熱量，從而觸發(fā)反應(yīng)的發(fā)生。

（3）觀察到黃色火焰，鈉劇烈燃燒。冷卻觀察到燒杯內(nèi)壁上有白色氯化鈉固體。

（4） 反應(yīng)結(jié)束后，用注射器向燒杯中注入少量氫氧化鈉，吸收未被反應(yīng)的氯氣。

3實驗的優(yōu)點

（1）改進反應(yīng)裝置，使實驗裝置微型化、一體化、集約化

（2）巧用注射器滴水即除去了金屬鈉表面的氧化層又提供了反應(yīng)的熱。

（3）將教材中的開放體系改為一個相對封閉的體系，實現(xiàn)了實驗的綠色化，學(xué)生可以更清晰更安全地觀察反應(yīng)過程，從而利于學(xué)生探討成鍵的方式。

（4）實驗裝置簡單，不僅適合于課堂演示，而且適合學(xué)生分組實驗。

4結(jié)語

通過實驗探究，改進實驗依托于教材，實驗一體化、微型化、集約化，讓學(xué)生從觀察氯氣生成的喜悅中，走入到鈉與氯氣反應(yīng)的觀察中，最后進入反應(yīng)本質(zhì)的探討中；改進實驗操作簡單現(xiàn)象明顯，安全環(huán)保，完全杜絕了有毒有害氣體對環(huán)境的污染，使安全環(huán)保的化學(xué)的思想在教學(xué)實踐中得以應(yīng)用。

參考文獻

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