钠燃烧实验的显性化改进

梁卫东

摘要：钠在空气中的燃烧实验，正常情况下应是能观察到淡黄色火焰的产生，同时有固体生成.但在实际的实验过程中，经常发现有其他颜色的杂质产生，导致实验结果不准确、可靠，对学生理解与分析实验现象产生不利影响.本文主要分析钠燃烧实验的显性化改进，以提高燃烧实验结果的可靠性.

关键词：钠燃烧实验改进

在高中化学课程中，涉及的化学实验较多，其中钠的燃烧实验即是化学课程中的重要部分，也是學生必修的实验中的一部分.与其他实验相比，这一实验的操作方法比较简单，容易实施.但是，实验结果却不一定与理论实验的结果相同，甚至大相径庭.按照基本的实验要求进行操作，容易导致实验最终产生的火焰与固体中都含有少量的杂质.这样的结果，不利于学生对实验的分析与解释.

一、钠燃烧实验产生的烟雾杂质及实验改进

钠的燃烧会有淡黄色的火焰以及同色的固体产生，但在许多实验中，都产生白色的杂质.白色杂质产生的原因，是由于钠的燃烧物与氧气的浓度以及实验环境的温度等有一定的联系.在温度较低的环境或氧气不充足的条件下，实验会生成氧化钠，氧化钠在400℃的环境下，可能进行分解并生成过氧化钠.同时，过氧化钠在实验温度达到460℃时，也会熔化最终分解.综合以上分析，可以得出白色烟雾即杂质是氧化钠.为了避免在燃烧过程中该杂质的生成，必须将实验温度控制在400～460℃之间.这是钠燃烧实验进行改进的关键方向.同时，需要掌握钠在实验过程中的燃烧程度，不能过分燃烧，也不能燃烧时间不足，火候的掌握十分重要.

二、钠燃烧实验产生的固体杂质及实验改进

根据对已有的实验结果的观察与分析，结合相关资料，大致可得出导致固体杂质产生的原因.一是燃烧过程中附有煤油，煤油的燃烧不充分，其产物CO2与钠发生反应能生成固体碳，也就是实验中的黑色物质.二是空气中的CO2与钠发生了反应，生成了固体碳.三是钠本身含有部分杂质，即铁元素，在燃烧之后生成了四氧化三铁.四是石棉网等实验器材的材料可能对实验产生一定的影响.五是酒精燃烧之后产生了CO2，其穿过石棉网与钠发生了化学反应，最终生成了固体碳.针对这一杂质进行的实验改进，可根据不同的情况进行处理.第一，为了解决煤油附着的问题，可在燃烧之前对钠进行处理，使用滤纸吸取其表面的煤油，再刮去其表层物质，选择一块质地较纯的钠块放入反应器，采用酒精灯进行加热，以尽量清除其表面的煤油，最后进行燃烧实验.第二，理论上讲，应将实验隔绝空气.实际上，空气中CO2含量非常低，对实验杂质产生的影响力比较小，可暂时忽略.第三，通过资料以及调研发现，钠中含有的铁元素的含量大约在0.002%左右，含量较低.若是由于这一原因，难以在最后的实验结果中产生较为明显的杂质，因此该项也可暂时忽略.第四，针对最后两个因素，主要是由于实验器材的影响造成的.因此，可在实验之前对参与燃烧的实验器材进行处理或更换，如用磁坩埚代替石棉网，即可排除这两个因素对实验结果的影响.

三、改进实验装置

对钠燃烧实验进行改进，可以采取改善实验装置的方法，便于实验观察者能够清晰地看到燃烧后最终生成淡黄色的过氧化钠，其改进的原理是增强实验设备的性能，减少黑色物质的干扰，并增大实验中的氧气含量.例如，改进后的实验器材主要有酒精灯、玻璃管、玻璃棒、滤纸、凹形玻璃片、洗气瓶、铁架台以及分液漏斗等实验装置，请写出改进后的实验过程.实验过程主要有：做好准备工作，检查实验装置的气密性，避免设备破损导致实验的失败；用药匙将二氧化锰放入锥形瓶底部，并将过氧化氢溶液装在分液漏斗中；取小块金属钠，用滤纸吸干煤油，去除掉金属钠表面的氧化物，将其放在凹形玻璃片上；打开分液漏斗旋塞，使过氧化氢与二氧化锰进行反应产生氧气并让其通氧一段时间；点燃酒精灯，加热玻璃管，当金属钠溶成小球燃烧时停止加热；通入氧气；实验结束，清洗、整理仪器.实验现象是金属钠小球在剧烈燃烧后玻璃管中留下淡黄色的块状的固态结晶体，并没有黑色物质生成.

总之，钠的燃烧实验是高中化学实验课程的重要组成部分，正确的实验结果对学生的实验分析有着直接的影响.对实验设计方案进行改进，不仅能有效避免燃烧实验过程中杂质的产生，还能培养学生养成严谨的实验操作意识以及科学的实验意识等.

参考文献

王海丽，王世存.金属钠燃烧实验的显性化改进[J].中小学实验与装备，2016，02.

谭力，李诗媛，李伟等.循环流化床高浓度富氧燃烧实验研究[J].中国电机工程学报，2014，05.