鈉與氯氣反應的實驗創新

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很多老師在演示鈉與氯氣反應的實驗時是這樣操作的——取一塊綠豆大的金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，用刀切去氧化層，放在石棉網上，用酒精燈微熱。待鈉熔成球狀時，將盛有氯氣的集氣瓶迅速倒扣在鈉的上方。在這一實驗過程中，存在以下幾個問題：(1)氯氣要事先收集好，到課堂上演示時可能有泄漏；(2)在把氯氣倒扣到鈉的上方時，氯氣也極容易泄漏發生危險；(3)需對金屬鈉進行加熱，消耗一定的能源。針對以上幾點，筆者對鈉與氯氣反應的實驗進行了一些改進和創新，現分享給大家。

一、實驗儀器及試劑

1.實驗儀器：錐形瓶、長針注射器、稱量瓶、燒杯、自制T型管、膠頭滴管、玻璃管、鑷子、小刀、濾紙、乳膠管、藥匙、彈簧夾。

2.實驗試劑：高錳酸鉀固體、濃鹽酸、金屬鈉、水、氫氧化鈉溶液。

二、實驗裝置圖(如圖1)

圖1

三、實驗原理

2KMnO4+16HCl(濃)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

四、操作要點及實驗現象

1.在潔凈干燥的錐形瓶底部鋪一層沙子，按照裝置連接好儀器并檢查氣密性。

2.稱量瓶中裝約1g的高錳酸鉀固體，在長針注射器中抽取約5mL濃鹽酸，燒杯中裝入適量的氫氧化鈉溶液，連接好裝置。

3.用小刀切一小塊(綠豆大小)金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，沿T型管放入錐形瓶中。

4.關閉彈簧夾1、2，按壓長針注射器，向稱量瓶中加入約2mL濃鹽酸，使之與高錳酸鉀固體反應，反應劇烈，錐形瓶中迅速出現黃綠色氣體。

5.打開彈簧夾1，沿著T型管滴入一滴水，使水滴到金屬鈉上?？捎^察到金屬鈉迅速熔化，與水發生劇烈反應，同時錐形瓶中黃綠色氣體變成白煙。

6.關閉彈簧夾1，打開彈簧夾2，使多余氣體通過T形管被燒杯中的氫氧化鈉溶液吸收。

五、實驗改進的優點

1.實現鈉與氯氣反應的一體化。將制備氯氣和氯氣與金屬鈉反應的實驗放在同一個反應儀器中完成，避免了事先制備氯氣的麻煩，以及整個實驗過程中氯氣泄漏造成的環境污染問題；用錐形瓶作反應容器，因為容積大，利于大家觀察實驗現象。

2.實現鈉與氯氣反應的微型化。氯氣現制現用，無論是黃綠色氣體氯氣的生成還是白煙氯化鈉的生成，實驗現象都非常明顯，所以該實驗可以很好地實現微型化，無需像老師演示的實驗那樣先制取一集氣瓶的氯氣。而且本實驗中用長針注射器和稱量瓶代替了原來的長頸漏斗和錐形瓶，進行了實驗儀器的創新。

3.實現鈉與氯氣反應的綠色化。(1)將制備氯氣和氯氣與金屬鈉的反應在同一反應儀器中進行，減少了氯氣在制備及與金屬鈉反應過程中的泄漏。(2)通過使用注射器，使氯氣的制備及與金屬鈉的反應體系處于一個封閉體系，減少實驗過程中氯氣對環境的污染。通過T型管的使用，減少了玻璃儀器之間的連接，有效地減少了氯氣排入大氣的可能。

4.實現鈉與氯氣反應的低耗能。巧妙利用水與金屬鈉的反應除去鈉表面的氧化膜，實現了將鈉熔成小球的同時，利用反應放出的熱量加快金屬鈉與氯氣的反應，免去了用酒精燈加熱消耗能量，且反應時間短，易于操作。