對乙醇和鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

陳娟　鮑正榮　熊志威

1 改進(jìn)原因

高中人教版必修2中涉及到的乙醇和鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，存在以下幾方面的問題：①產(chǎn)生的氫氣不純，混合有揮發(fā)的乙醇；②氫氣的量少，因?yàn)榉磻?yīng)本身較慢且所取鈉的量又少，同時反應(yīng)產(chǎn)生的乙醇鈉會附在金屬鈉表面阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，以上兩點(diǎn)導(dǎo)致較難觀察到氫氣燃燒時產(chǎn)生的淡藍(lán)色火焰；③氫氣的驗(yàn)純操作不易進(jìn)行，反復(fù)的驗(yàn)純導(dǎo)致鈉和乙醇的用量不好把握；④不能控制反應(yīng)的進(jìn)行；⑤不能進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)。教材中所給的實(shí)驗(yàn)只能演示乙醇和鈉反應(yīng)生成氫氣，不能從定量角度說明是羥基上的氫被取代。本文介紹的這套實(shí)驗(yàn)裝置可以較好地解決以上問題。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1、圖2所示。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1定量實(shí)驗(yàn)

如圖1所示連接裝置，檢查裝置氣密性。向堿式滴定管中裝入一定量的無水乙醇，干燥管上塞子不塞緊。移動堿式滴定管使無水乙醇充滿干燥管，夾緊止水夾1，打開止水夾2、3，記錄堿式滴定管中無水乙醇的體積V₁。打開止水夾1，移動堿式滴定管使無水乙醇回流人堿式滴定管，將帶孔鋁箔包裹住的鈉粒放入干燥管中，再次立即將無水乙醇流入干燥管中并充滿，立即塞緊塞子，開始反應(yīng)。當(dāng)集氣瓶中水排盡后，夾緊止水夾1、2和3，立即拿出鋁箔，停止反應(yīng)，待液體冷卻后再次調(diào)整干燥管中乙醇的量使其充滿，記錄堿式滴定管中無水乙醇的體積V₂和量筒中水的體積V（產(chǎn)生氫氣的體積）。通過V₁和V₂的差、V、無水乙醇和氫氣的密度就可以算出參加反應(yīng)的是羥基氫，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

0.0129mol無水乙醇理論上產(chǎn)生0.00645mol的氫氣，實(shí)際是0.0054mol，原因有以下幾點(diǎn)：①無水乙醇和鈉反應(yīng)的溫度大約在60℃（隨著加入反應(yīng)物的量和反應(yīng)時間而變，該溫度是該實(shí)驗(yàn)條件下測定的），會有部分未反應(yīng)的乙醇揮發(fā)損失；②反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需要等到乙醇冷卻到室溫之后才能讀數(shù)；③進(jìn)氣管會儲存部分氫氣無法進(jìn)入集氣瓶；④出水管還會占據(jù)部分水的體積無法進(jìn)入量筒；⑤實(shí)驗(yàn)條件不是標(biāo)準(zhǔn)狀況、人為因素等原因都會帶來一定的實(shí)驗(yàn)誤差。

3.2定性實(shí)驗(yàn)

集氣瓶中是定量實(shí)驗(yàn)中收集的氫氣，如圖2所示，將分液漏斗中的水滴入集氣瓶中，并點(diǎn)燃?xì)怏w，觀察現(xiàn)象。

3.3實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）保證堿式滴定管和干燥管干燥，防止有水干擾反應(yīng)。

（2）將鈉切成綠豆大小，一次使用7～10粒（視集氣瓶大小而定），保證鈉粒稍過量。鈉粒越小，乙醇鈉越不易附著在鈉粒上，反應(yīng)越快。

（3）鈉粒一定要用鋁箔包裹住，防止鈉粒進(jìn)入導(dǎo)管中。

（4）鈉粒放入干燥管后，一定要充滿乙醇后再塞緊塞子，這樣可以排盡干燥管中的空氣。

（5）裝置的氣密性要好。

3.4實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）收集的氫氣較純，不用驗(yàn)純氫氣，乙醇能任意比溶于水。該實(shí)驗(yàn)使用的是排水法收集氫氣，揮發(fā)出的乙醇溶解到水中。乙醇充滿后再塞緊塞子收集氫氣，保證了裝置內(nèi)的空氣盡量排盡。

（2）產(chǎn)生氫氣的量大且反應(yīng)快。使用較小鈉粒且數(shù)量較多，保證了反應(yīng)的速度和氫氣的量。

（3）裝置可控，移動堿式滴定管可以控制乙醇和鈉的接觸和分離，反應(yīng)操作簡易，節(jié)約藥品。

（4）定性定量實(shí)驗(yàn)同時進(jìn)行，可以更深層次地理解乙醇的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。

4 小結(jié)

該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)保證了乙醇和鈉反應(yīng)的快速、安全、準(zhǔn)確、可控，現(xiàn)象明顯且操作簡單，適合推廣。