钠在氯气中燃烧实验的再改进

2022-05-30朱成东戈益超孙永兴

化学教与学 2022年23期

朱成东戈益超孙永兴

摘要：梳理了钠在氯气中燃烧实验在教材中的变迁，通过知网检索了该实验改进的相关文獻并对其进行分类分析，明确了教材实验与相关改进实验的优缺点。在继承教材实验优点的基础上改变了加入钠的方式，通过调控加入钠的量来控制燃烧，装置简单现象明显，排除了不相关实验的干扰，充分体现了该实验的教育教学价值功能。

关键词：钠；氯气；燃烧；实验改进

文章编号：1008-0546（2022）12-0096-02

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.024

一、问题提出

钠在氯气中燃烧实验不仅可以说明活泼金属钠与活泼非金属单质氯气的性质，也可以在后续教学中引导学生分析钠与氯气反应的微观过程，更好地认识离子键形成和氧化还原反应的本质。该实验第一次出现在教材中是在人民教育出版社1990年10月第1版《高级中学课本化学（必修）第一册》中，在介绍氯气的性质时较上一版本添加了钠在氯气中燃烧的演示实验，装置如图l（a）所示。[1]为了减少氯气的逸出，2003年6月第1版《全日制普通高中教科书必修化学第一册》（人民教育出版社）将实验装置调整为图l（b）所示，[2]位置也调到化学键部分，该实验在人教版教材中一直沿用到2019年6月第1版《普通高中教科书化学必修第一册》中才删去。和人教版教材不同的是，鲁科版教材（2019年7月第1版）较上一版本新添加了该实验，其装置如图l（c）所示，[3]并安排在化学必修第一册第一章第二节介绍氯气性质的位置。

教材中该演示实验的成功率、燃烧时氯气溢出等问题一直是大家讨论的热点，也是实验改进的焦点。从鲁科版（2019年版）的添加和人教版（2019年版）的删除也可以看出教材编写专家对该实验的选用也较纠结。笔者以“钠”“氯气”“燃烧”为关键词在知网上进行检索，从1984年到2022年共找到53篇关于钠在氯气燃烧实验改进的相关文章。梳理文献发现，虽然大多数实验改进也能解决教材中该演示实验存在氯气逸出造成环境污染的问题，但大都存在使实验装置变得复杂，分散了学生的注意力，弱化了该实验的教学价值功能，很难在实际教学中推广应用。[4-13]如何在化繁为简的基础上解决该实验的成功率及燃烧时氯气溢出等问题是我们新的思考方向。

二、钠在氯气中燃烧实验的新设计

1．设计思路

教材一直采用图1的装置进行实验，主要原因是操作简单、装置简洁、现象明显。本实验的再改进思路：一是继承教材实验的优点，即采用“化繁为简”，降低实验操作难度保证成功率，简化实验步骤排除干扰项，实验的改进直指实际的课堂教学与演示；二是受在空气中加热铁丝的现象是赤热发红，铁棉在空气中可燃，纳米铁在空气中自燃的启发，采用增大钠与氯气的接触面积代替酒精灯加热，通过锉刀控制加入钠的量来调控钠的燃烧，保证散热减少氯气溢出，保证实验的成功率和安全性，从而克服了教材中该实验存在的不足。

2．实验主要用品

金属钠块、锉刀、滤纸、小刀、玻璃片，镊子、盛有氯气的集气瓶等。

3．实验装置及效果图如图2所示。

4．实验操作步骤

（1）用集气瓶收集一瓶纯净干燥的氯气，盖上玻璃片备用。

（2）取一块较大的钠块（建议用长条状），用滤纸吸干表面的煤油，用滤纸包裹其中一端（方便用手拿取）。

（3）移去集气瓶上的玻璃片，一只手拿住钠块的一端（滤纸包裹一端），另一只手持锉刀锉钠块的另一端，让锉出的钠屑落人集气瓶中。可观察到火花【见图2（a）】同时可听到清脆的炸裂声音，也可以稍用力或改用螺纹号较小的锉刀，让掉人到集气瓶中的钠成短丝状，便可观察到明亮的火光【见图2（b）】。

（4）将剩余的钠块重新放人煤油中，留作下次使用。

（5）当最后一组演示实验结束后，只需在集气瓶中加入氢氧化钠溶液，轻微地摇晃振荡集气瓶，就能够吸收残余的少量氯气，从而避免污染环境。

三、实验优点与说明

1．本实验继承了教材中该实验的优点，简单直接、现象明显且没有干扰项，便于学生对实验现象的观察，最大程度地体现实验的教学功能，且该实验同一班级可多次演示。

2．该实验不需要用酒精灯加热，实操性强，可重复，成功率100%，演示时间教师可自由掌控，高效便捷。用锉刀挫钠块可以调控一次加入钠的量和两次反应间的时间间隔，让其充分散热，避免出现教材中钠集中燃烧瞬间放出大量的热使氯气逸出的现象。