金屬鈉與水的反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

林曉宏　衷明華

【摘 要】 金屬鈉與水的反應(yīng)是人教版高中化學(xué)必修一中重要的演示實(shí)驗(yàn)之一。教材中該實(shí)驗(yàn)存在一定的危險(xiǎn)性，因此，本文介紹了金屬鈉與水反應(yīng)的微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法。具有一體化、趣味化的特點(diǎn)，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

【關(guān)鍵詞】 金屬鈉與水的反應(yīng)；微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；一體化

【中圖分類號(hào)】 G64.22 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2095-3089（2017）14-0-01

一、改進(jìn)背景

金屬鈉與水的反應(yīng)選自人教版高中化學(xué)必修一第三章第一節(jié)第二課時(shí)“金屬與酸和水的反應(yīng)”。教材中的做法比較簡(jiǎn)單，將金屬鈉直接投入盛有水和酚酞的燒杯中。但是該做法存在一定的危險(xiǎn)性，投入的金屬鈉可能引起爆炸或燃燒；另外，該實(shí)驗(yàn)不能檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣?；谝陨戏治?，筆者利用微型實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

二、實(shí)驗(yàn)藥品

儀器：微型實(shí)驗(yàn)儀器一套（包括小酒精燈瓶、V型側(cè)泡反應(yīng)管、操作臺(tái)、微型氣體發(fā)生器、內(nèi)套管、儀器夾、主鐵夾、導(dǎo)管等）

藥品：金屬鈉（保存在煤油中）、酚酞、蒸餾水、煤油、濃硫酸、肥皂水、火柴等。

三、實(shí)驗(yàn)原理

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

2H2+O22H2O

金屬鈉與水的反應(yīng)產(chǎn)物是氫氧化鈉和氫氣。酚酞遇堿變紅色，所以產(chǎn)物氫氧化鈉可用酚酞試液來(lái)檢驗(yàn)；而點(diǎn)燃?xì)錃鈺r(shí)由于急速膨脹的氣體沖出肥皂泡，振動(dòng)空氣而發(fā)出爆鳴聲，沒(méi)有危險(xiǎn)，所以可以用此方法來(lái)檢驗(yàn)反應(yīng)是否有氫氣產(chǎn)生。

四、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1、按上圖所示組裝儀器并檢查裝置氣密性。在微型氣體發(fā)生器里加入蒸餾水，從微型氣體發(fā)生器的右邊加入煤油。溶液分為兩層，上層為煤油，下層為水。同時(shí)，在內(nèi)套管里加入米粒大小的金屬鈉。并且在V型側(cè)泡反應(yīng)管里面加入濃硫酸以除去夾雜在氫氣中的水。另外，在最右方的導(dǎo)管里加入肥皂水。

2、向裝有水和酚酞的小酒精瓶中加入一塊米粒大小的金屬鈉，快速連接橡膠管?？梢钥吹解c立即熔融成光亮的小球浮在水面上，向各個(gè)方向快速游動(dòng)，并且逐漸縮小。發(fā)出嘶嘶的響聲，加入酚酞的水溶液變成紅色，由此可斷定金屬鈉與水的反應(yīng)產(chǎn)物有氫氧化鈉。

3、小酒精燈瓶里生成的氣體經(jīng)橡膠管漸漸充滿微型氣體發(fā)生器的左邊。左邊的壓強(qiáng)增大使液面左低右高，液體進(jìn)入內(nèi)套管，與內(nèi)套管內(nèi)的鈉發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)鈉沉入煤油到達(dá)鈉與水的兩相界面時(shí)，與水反應(yīng)熔成光亮的小球，放出氫氣，氫氣攜帶鈉再次進(jìn)入煤油中，此時(shí)反應(yīng)停止。金屬鈉又再一次往下沉，循環(huán)往復(fù)。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，鈉在水和煤油兩相界面上下沉浮，氫氣不斷的產(chǎn)生。

4、微型氣體發(fā)生器中反應(yīng)生成的氫氣經(jīng)濃硫酸洗氣進(jìn)入直角導(dǎo)管，可以看到導(dǎo)管連續(xù)的冒出肥皂泡，將點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡，前幾個(gè)肥皂泡無(wú)明顯現(xiàn)象（肥皂泡里的氣體是裝置里的空氣），繼續(xù)點(diǎn)燃肥皂泡，聽(tīng)到清晰的爆鳴聲，說(shuō)明反應(yīng)有氫氣產(chǎn)生。

五、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

1、該實(shí)驗(yàn)增加到兩個(gè)反應(yīng)裝置，第一個(gè)裝置加了酚酞，第二個(gè)裝置加了煤油，利用第一個(gè)裝置產(chǎn)生的氣體促使第二個(gè)裝置中的反應(yīng)進(jìn)行。第一個(gè)裝置使用小酒精燈擴(kuò)大液體表面積，可以讓學(xué)生清楚地觀察鈉與水的整個(gè)反應(yīng)現(xiàn)象；第二個(gè)裝置改加煤油，鈉的游動(dòng)方式以及溶液的顏色變化與第一個(gè)裝置形成對(duì)比，便于引導(dǎo)學(xué)生思考，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的趣味性，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

2、增加了洗氣裝置，對(duì)氣體進(jìn)行初步提純。

3.改進(jìn)了氣泡產(chǎn)生器，產(chǎn)生連續(xù)的氣泡，便于氣體的驗(yàn)純以及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)一體化，便于學(xué)生觀察和思考。

4、利用微型實(shí)驗(yàn)儀器，減少實(shí)驗(yàn)藥品用量，體現(xiàn)綠色化學(xué)的概念。

5、金屬鈉的用量減少及反應(yīng)在密閉的空間進(jìn)行，使反應(yīng)安全可靠，便于教師演示。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝德銀.金屬鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)改進(jìn)[J].滄州師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，1999，（04）：39.

[2陳彥國(guó).金屬鈉與水反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].高等函授學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，（01）：31-32.