钠的微型实验小议

摘要：化学实验是化学学科的基础，也是化学学习的关键，化学实验的微型化、绿色化是促进化学教育的前提，既可以提高学生学习化学的兴趣，也可以引导学生用生活中的废旧物品进行化学实验，对我们生存的环境考虑环保，节约药品，减少污染，增加学生动手机会，提高学习效率。

关键词：微型实验 绿色化学 污染

当今社会的环境污染非常严重，为了我们人类的生存，站在环保的角度，力求从我们自身做起，研究微型化学实验，进行绿色化学教学。绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个 “新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。这一点重在强调化工生产中要重视环保。而化学教学中绿色化学教学大大地节约了药品，减少了污染，增加了学生的动手操作机会，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习效率，而且实现了"化学教学的绿色化"。"化学教学的绿色化"就是在化学实验教学过程中尽量使用最少量的药品，产生最小的环境污染，出现最明显的实验现象，达到良好的实验效果。微型化学实验的应用恰好能实现"化学教学的绿色化"，因此研究微型化学实验在化学教学中的应用很有必要。

为此，经过本人多年的研究和探索，对钠的性质实验做了以下研究：

一、钠的燃烧实验改进

1、实验仪器：酒精灯、铁架台（带铁圈）、碎蒸发皿

2、操作方法：

（1）从煤油中取出一块钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切下一小块备用，将剩余的钠放回煤油中，然后用镊子夹住切下的钠放在无水乙醇中洗去表面的煤油；

（2）将处理后的钠放在破碎的蒸发皿（已损坏的一小块碎瓷片）上，加热观察现象。

（3）待钠产生黄色火焰后应注意移去酒精灯，保持钠的反应温度。

3、实验现象：（1）钠的表面呈银白色，迅速变暗。（2）钠熔化成闪亮的小球，外面有一点黑色。（3）熔化的钠很快剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色的固体。

4、现象分析：钠在常温下空气中的氧气发生反应，生成氧化钠，白色固体，所以颜色变暗。钠的熔点低，加热熔化成闪亮的小球，这是钠的颜色，外面的黑色是没有洗干净的煤油，加热时生成的碳。钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，这是钠的焰色反应，因为金属钠非常活波，极易与氧气发生反应生成了淡黄色的固体过氧化钠。

5、本实验中可能的反应：（1）常温下：4Na + O2 = 2Na2O

（2）加热条件下，钠与氧气生成过氧化钠：2Na+O2=Na2O2

（3）可能的反应：钠与水反应：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

过氧化钠与水反应：2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑

过氧化钠与二氧化碳反应：2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑

6、实验注意事项：

（1）瓷片不能太大，瓷片太大，散热多，温度低，实验现象不明显。

（2）在放钠之前，瓷片应先预热。

7、改进后的优点：

（1）利用废旧蒸发皿组装反应装置，既充分利用了资源，又能使同学们直接感受到，化学实验是可以利用一些简单原材料甚至废旧仪器或生活中的废弃物来完成的。

（2）在无水乙醇中洗涤后，更容易观察燃烧现象：熔成闪亮的小球，产生黄色火焰，生成淡黄色的固体。

（3）与传统的实验相比，本实验避免了石棉网的损坏，避免了煤油燃烧生成碳黑影响实验效果。

（4）本实验节约实验用品，操作简单，现象明显。

二、钠在氯气中的燃烧实验探讨

1、 实验仪器及用品：圆底烧瓶、燃烧匙、棉花、带铁夹的铁架台

2、 药品：钠、氢氧化钠、高锰酸钾、浓盐酸

3、操作方法：

（1）取一个圆底烧瓶中加入适量高锰酸钾和浓盐酸，塞上导气管将气体通入氢氧化钠溶液中；

（2）待圆底烧瓶中反应进行几分钟，有黄绿色气体充满烧瓶后，取一小粒钠吸干表面的煤油后置于燃烧匙中，在酒精灯上加热燃烧后，迅速去掉导气管并将燃烧匙伸入圆底烧瓶中，瓶口放一团浸有浓氢氧化钠溶液的棉花。

4、实验现象：

圆底烧瓶中产生黄绿色气体，钠在黄绿色气体中剧烈燃烧，产生大量白烟。

5、现象分析：高锰酸钾与浓盐酸常温反应生成氯气，钠与氯气的反应是放热反应，所以钠在氯气中继续反应，生成氯化钠，白色固体。

6、实验优点：

（1）本不用传统的二氧化锰与浓盐酸制氯气，需要加热，该实验将氯气的制备和氯气的实验一体化，节约了药品和实验演示的时间，增强了可操作性和趣味性。

（2）利用圆底烧瓶作为反应容器，容积大，便于观察现象。

（3）本实验中氯气具有强烈的刺激性气味，有剧毒，若用传统的集气瓶收集氯气，对环境的危害很大，而改进后用氢氧化钠溶液和浸有氢氧化钠溶液的棉花除去氯气，有利于环境保护。

三、钠与水反应的实验改进

1、仪器及药品：干燥管、铁丝、烧杯、橡胶塞、金属钠、蒸馏水、酚酞

2、操作及现象：

（1）取1支干燥管，在它大口径一端管口配1只橡皮塞，在塞子内端插一小段铁丝。

（2）安装铁架台，将干燥管小口端向下夹在铁夹上，下端浸在装有4/5水的烧杯中；

（3）关闭干燥管下端止水夹，往干燥管中装满水，滴入几滴酚酞试液；

（4）在橡皮塞的铁丝上插一粒赤豆大小的已除尽煤油的钠粒，将带有钠粒的橡endprint

皮塞迅速插在干燥管上端的管口上，打开干燥管下端止水夹，钠在干燥管

中跟水反应，先熔成球状，然后慢慢变小，水被排出，溶液变红。

（5）反应完成后，划燃火柴后拔掉干燥管上端的橡皮塞，及时在上端点燃氢气，产生非常清析的爆鸣声。

3、说明

（1）上述方法所取钠粒不宜过大，并要除尽煤油。

（2）该实验操作简单，现象明显，成功率极高（达100%）。

（3）本方法同样适用钾跟水反应的演示实验。

4、本实验的特点

本实验改进演示仪器操作简单，安全性强，现象鲜明，且可使学生理解气体压强可将液体从一个容器转移到另一个容器。

四、实验小结：

以上实验，本人在教学实践中都实施过，操作简单，现象明显，学生参与性强，积极性高，热情高涨，起到了很好的效果。

在教学过程中，不论是常规实验教学，还是微型实验教学的设计都应该遵守同样的原则，也就是实验教学要符合"绿色化学"教学的思想，在教学过程中，尽量使用最少量的药品，不产生环境污染或者产生的环境污染最小化。在某种程度上说微型实验较之常规实验教学污染少，可以达到污染的最小化，符合"绿色化学"的要求，这也正是微型化学实验研究的意义所在。

实验化学在教学中的应用，可以带来化学学习方式的变革，与当今倡导的自主学习、合作学习和探究学习相结合的学习方法相吻合。在教学过程中我们要尽可能多思考，多探究，引导学生充分利用身边现有的原料、废旧物品，比如：废旧蒸发皿、塑料瓶、注射器等进行实验。引导学生观察、研究、自己动手设计实验、自己动手操作，引导学生创新，这样就能让学生真正地体会到化学的乐趣，真正体会化学就在我的身边。在课堂内学好化学知识的同时，在课堂外使得学生能有更多机会去实践动手操作能力，也让学生从自身做起，为保护我们的环境做出自己的一点贡献。

作者简介：

吴顺美，四川省盐源县中学校中学一级化学教师，从教以来一直工作在高中教育第一线，将自己的很多先进理念在课堂绽放，书写了多篇论文有部分发表在各种不同的国家级、省级等刊物上。

参考文献：

[1]《化学实验的启示与科学思维的训练》（严宣申主编，北京大学出版社）。

[2]《和中学生谈化学》（金松寿编著，陕西科学技术出版社）。

[3]《华罗庚学校化学读本，高1～高3》（春雨组织编写的，南京大学化学院教授编写，吉林教育出版社）。endprint