对金属钠燃烧产生黑色物质的分析及实验的改进

李俊生

金属钠加热燃烧的实验是研究金属钠化学性质的重点实验，然而教学实验表明金属钠燃烧产物的颜色问题一直没有得到较好解决，一般观察到的现象是既有黄色物质产生也有一定量的黑色物质。特别是对黑色物质的解释更是纵说纷纭，对此我们对实验进行了如下研究和改进。

1黑色物质的分析

一般认为黄色物质是过氧化钠。而黑色物质的产生及量的多少则与金属钠表面煤油处理干净的程度和石棉网成分有密切关系，研究表明黑色物质的产生及量的多少有如下规律。现分析如下：

1.1金属钠表面煤油的影响

根据有机化学知识，煤油如不完全燃烧，则会产生一定量的游离碳。这些游离碳会使反应后的产物呈现黑色。煤油处理的越不干净，游离的碳会越多。反应后的产物的颜色则越黑。

1.2石棉网成分的影响

石棉有两种，一种成份中只含MgSIO3，一般称为蛇纹石石棉(温石棉)，这种石棉具有较大的强度和挠性，纤维较长，可制成石棉绳、石棉带、石棉布等及防火用物和滤布；另一种包括镁、铁、钙、钠的硅酸盐，一般称为角闪石石棉(麦石棉)，这种石棉一般性脆，不适宜纺织，但耐酸、碱性能大，用作过滤介质。油漆填充物。也用于制绝缘材料和石棉水泥制品等。

从石棉的成分看金属钠加热燃烧产生的黑色物质与石棉的成分有一定关系。如果石棉网的成分属于蛇纹石石棉(温石棉)则黑色物质的产生及量的多少与石棉网没有关系；如果石棉网的成分属于角闪石石棉(麦石棉)则黑色物质的产生及量的多少与石棉网有必然联系，这是由于在金属钠在燃烧过程中会产生高温。因此会有如下反应发生：

生成的FeO和Fe3O4也会使金属钠燃烧的产物中混有黑色物质，进而表现为反应产物呈现一定的黑色。

2金属钠燃烧的实验改进

通过前面的理论分析可知：为了使金属钠的燃烧的产物的颜色更明显更便于学生的观察。处理好金属钠表面的煤油和选择好金属钠燃烧时的载体便成为金属钠燃烧实验现象是否成功的关键。对于这两个问题可以采用如下方法得到解决。

2.1煤油的问题：一定用滤纸吸净金属钠表面的煤油。

2.2石棉网的问题：石棉网上石棉种类的判断对于一般老师或学生是难以决断的，因此必须采用新的载体进行实验。

2.3实验设计

把一废旧试管截成玻璃管，并且把其固定在铁架台上管口稍向上倾斜。并且把一吸净煤油的钠块放入玻璃管，再点燃酒精灯加热。即可观察到钠块熔化形成闪亮小球，在玻璃管内向下缓慢滚动，产生白烟和黄色火焰，可清楚的观察到淡黄色固体。

特点：该设计反应现象明显。反应完毕后教师可用胶塞把玻璃管两边塞好并把玻璃管拿下走下讲台引导同学观察，同时也避免了空气中二氧化碳和水蒸气对过氧化钠的影响，产物可长期保存。