鈉在氯氣中燃燒實驗的再改進

朱成東 戈益超 孫永興

摘要：梳理了鈉在氯氣中燃燒實驗在教材中的變遷，通過知網(wǎng)檢索了該實驗改進的相關文獻并對其進行分類分析，明確了教材實驗與相關改進實驗的優(yōu)缺點。在繼承教材實驗優(yōu)點的基礎上改變了加入鈉的方式，通過調控加入鈉的量來控制燃燒，裝置簡單現(xiàn)象明顯，排除了不相關實驗的干擾，充分體現(xiàn)了該實驗的教育教學價值功能。

關鍵詞：鈉；氯氣；燃燒；實驗改進

文章編號：1008-0546（2022）12-0096-02

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.024

一、問題提出

鈉在氯氣中燃燒實驗不僅可以說明活潑金屬鈉與活潑非金屬單質氯氣的性質，也可以在后續(xù)教學中引導學生分析鈉與氯氣反應的微觀過程，更好地認識離子鍵形成和氧化還原反應的本質。該實驗第一次出現(xiàn)在教材中是在人民教育出版社1990年10月第1版《高級中學課本化學（必修）第一冊》中，在介紹氯氣的性質時較上一版本添加了鈉在氯氣中燃燒的演示實驗，裝置如圖l（a）所示。[1]為了減少氯氣的逸出，2003年6月第1版《全日制普通高中教科書必修化學第一冊》（人民教育出版社）將實驗裝置調整為圖l（b）所示，[2]位置也調到化學鍵部分，該實驗在人教版教材中一直沿用到2019年6月第1版《普通高中教科書化學必修第一冊》中才刪去。和人教版教材不同的是，魯科版教材（2019年7月第1版）較上一版本新添加了該實驗，其裝置如圖l（c）所示，[3]并安排在化學必修第一冊第一章第二節(jié)介紹氯氣性質的位置。

教材中該演示實驗的成功率、燃燒時氯氣溢出等問題一直是大家討論的熱點，也是實驗改進的焦點。從魯科版（2019年版）的添加和人教版（2019年版）的刪除也可以看出教材編寫專家對該實驗的選用也較糾結。筆者以“鈉”“氯氣”“燃燒”為關鍵詞在知網(wǎng)上進行檢索，從1984年到2022年共找到53篇關于鈉在氯氣燃燒實驗改進的相關文章。梳理文獻發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)實驗改進也能解決教材中該演示實驗存在氯氣逸出造成環(huán)境污染的問題，但大都存在使實驗裝置變得復雜，分散了學生的注意力，弱化了該實驗的教學價值功能，很難在實際教學中推廣應用。[4-13]如何在化繁為簡的基礎上解決該實驗的成功率及燃燒時氯氣溢出等問題是我們新的思考方向。

二、鈉在氯氣中燃燒實驗的新設計

1．設計思路

教材一直采用圖1的裝置進行實驗，主要原因是操作簡單、裝置簡潔、現(xiàn)象明顯。本實驗的再改進思路：一是繼承教材實驗的優(yōu)點，即采用“化繁為簡”，降低實驗操作難度保證成功率，簡化實驗步驟排除干擾項，實驗的改進直指實際的課堂教學與演示；二是受在空氣中加熱鐵絲的現(xiàn)象是赤熱發(fā)紅，鐵棉在空氣中可燃，納米鐵在空氣中自燃的啟發(fā)，采用增大鈉與氯氣的接觸面積代替酒精燈加熱，通過銼刀控制加入鈉的量來調控鈉的燃燒，保證散熱減少氯氣溢出，保證實驗的成功率和安全性，從而克服了教材中該實驗存在的不足。

2．實驗主要用品

金屬鈉塊、銼刀、濾紙、小刀、玻璃片，鑷子、盛有氯氣的集氣瓶等。

3．實驗裝置及效果圖如圖2所示。

4．實驗操作步驟

（1）用集氣瓶收集一瓶純凈干燥的氯氣，蓋上玻璃片備用。

（2）取一塊較大的鈉塊（建議用長條狀），用濾紙吸干表面的煤油，用濾紙包裹其中一端（方便用手拿取）。

（3）移去集氣瓶上的玻璃片，一只手拿住鈉塊的一端（濾紙包裹一端），另一只手持銼刀銼鈉塊的另一端，讓銼出的鈉屑落人集氣瓶中。可觀察到火花【見圖2（a）】同時可聽到清脆的炸裂聲音，也可以稍用力或改用螺紋號較小的銼刀，讓掉人到集氣瓶中的鈉成短絲狀，便可觀察到明亮的火光【見圖2（b）】。

（4）將剩余的鈉塊重新放人煤油中，留作下次使用。

（5）當最后一組演示實驗結束后，只需在集氣瓶中加入氫氧化鈉溶液，輕微地搖晃振蕩集氣瓶，就能夠吸收殘余的少量氯氣，從而避免污染環(huán)境。

三、實驗優(yōu)點與說明

1．本實驗繼承了教材中該實驗的優(yōu)點，簡單直接、現(xiàn)象明顯且沒有干擾項，便于學生對實驗現(xiàn)象的觀察，最大程度地體現(xiàn)實驗的教學功能，且該實驗同一班級可多次演示。

2．該實驗不需要用酒精燈加熱，實操性強，可重復，成功率100%，演示時間教師可自由掌控，高效便捷。用銼刀挫鈉塊可以調控一次加入鈉的量和兩次反應間的時間間隔，讓其充分散熱，避免出現(xiàn)教材中鈉集中燃燒瞬間放出大量的熱使氯氣逸出的現(xiàn)象。

3．改進后的實驗逸出氯氣的量非常少，本實驗進行多次課堂演示，學生和教師均未聞到氯氣的刺激性氣味；該實驗消耗氯氣的量也非常少，經(jīng)實踐，一集氣瓶氯氣至少可進行四個班級的演示實驗，極大地節(jié)約了藥品，體現(xiàn)了環(huán)保觀念。

4．該實驗的改進充分調動了學生學習化學的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，并且還能夠在視覺、聽覺等多個方面給學生留下深刻的印象，很好地運用了多感官協(xié)同的化學教學策略。

5．因為金屬鈉質地較軟，本實驗選取的鈉塊可取較大塊，便于拿得更穩(wěn)。

參考文獻

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