金属钠与水反应实验装置的改进

2018-04-15高一帆

新教育时代电子杂志(学生版) 2018年43期

高一帆

（宇华实验中学-北大附中河南分校河南郑州 451171）

引言

中学化学实验可以增加学生对化学的兴趣，增强学生直观对化学的感知能力，从而在众多的化学现象中寻求化学的真谛。作为中学化学实验满足实验简单容易操作，现象明显，危险系数低等要求。中学化学教材中，钠跟水反应的实验是一个验证性实验[1]。在中学化学教学内容中占有重要地位，既作为重要的演示实验，又作为一个学生实验（碱金属及其化合物的性质）的主要内容之一[2]。

在现行高中化学新教材中，进行了钠的两个实验方案：一是将钠固定在装捏扁且满水塑料瓶中内；二是切一块钠放在盛满水的试管口下。第一种的不足：首先金属钠取用的量不好把握，若钠的量比较多，则产生的气体会使瓶塞冲出，瓶内的液体四处飞溅，产生危险；若钠少则产生氢气的量比较少，且取下瓶塞时会有空气混入瓶中，气体不纯，给检验气体带来操作危险[3]。在实际操作中，金属钠颗粒容易脱落，浮出水面，从而导致实验失败。教材中采用挤瘪盛满水的塑料瓶来收集和检验氢气，改变了以往教科书中氢气不容易收集、不容易检验的弊端，能较好的说明钠的物理和化学性质，但在重复这一实验时发现，该方法常为挤捏不到位，急剧产生的氢气迅速膨胀将橡皮塞迸出，钠与水迅速反应产生的大量的热使氢气遇空气而燃烧爆炸。而且所用塑料瓶中有水，瓶口靠近酒精灯火焰时往往因为气体爆鸣而容易紧张，致使把水洒出，这样化学实验美就难得到充分的体现。教材上第二种方法，虽然装置比较安全可靠，但是操作比较烦琐，有时候会排不出气体，有时候排出的气体不能全部进入试管。在烧杯里做钠与水反应的实验，因为有氧气（空气）存在，常发生燃烧和爆炸等危险现象，这不仅不安全，而且防碍了主要现象的观察。用排水法收集氢气时，需要将盛满水的试管倒置在烧杯内，即使使用500ml的大烧杯，操作也不太方便，比较麻烦。用排水法收集的气体比较纯，检验氢气时同学们只能体验纯净氢气燃烧的情况，而不能对不纯净氢气燃烧有可能会发生爆炸有深刻的认识[4，5]。

为了确保实验安全，避免实验中意外现象的发生，提高实验效果，笔者探索了一种新的思路：实验操作方便，实验现象鲜明，便于观察，方便的收集和验证实验产生的气体；实验方法新颖，能激发增加学生的实验兴趣；增强实验的探究性和创新性，培养学生的实验操作能力和实验创新能力。

一、实验部分

1.实验器材与药品：

仪器：长颈漏斗、锥形瓶、试管、导气管、双孔橡皮塞、止气夹、水槽、酒精灯、火柴、滤纸、镊子、小刀等。

药品：钠、水、酚酞试液、煤油。

2.实验装置（见图）

3.实验过程：

图1 排水法收集氢气

图2 排空气法收集氢气

取带有长颈漏斗和导气管的双孔橡皮塞，塞入锥型瓶口，检验装置气密性。在锥形瓶中注入三分之二的水并滴入几滴酚酞试液，之后再注入稍小于三分之一的煤油。准备并连接排水收集装置（或者排空气收集装置）。用镊子夹入黄豆大的一小块钠，之后迅速将橡皮塞塞住锥形瓶瓶口，夹紧夹子。应完成后，打开夹子，收集气体。将收集气体的试管用手堵住管口并靠近火焰，并用一小烧杯罩于点燃气体火焰上方。

4.实验现象：

钠穿过煤油层，与水接触时，浮在水面，迅速游动并融化成一闪亮的小球，发出“嘶嘶”的响声，同时钠粒被产生的气体冲起上浮进入煤油层，如此反复直至反应完毕。锥形瓶中水边为红色且长颈漏斗中水上升，锥形瓶内液面下降。

反应完成后，打开夹子，长颈漏斗内液面下降，锥形瓶内气体排出，导气管口有气泡产生，如图1。如果用排空气收集法则用试管直接收集氢气即可，如图2。

用排水法收集气体，用手堵住试管口并靠近火焰，听到“噗噗”声，证明收集气体为氢气且纯度较高。如果排水法收集则用手堵住试管口，靠近火焰则听到爆鸣声，证明收集气体不纯净。