鈉燃燒反應實驗的探究和改進

摘要人民教育出版社《江西省普通高中新課程化學必修1》中金屬的化學性質【實驗3-2】金屬鈉在空氣中燃燒的時，觀察到產物不僅僅有淡黃色的固體Na2O2生成，還有少量的黑色顆粒產生，干擾了實驗結果，新設計的實驗方案既節約了實驗儀器，又培養了學生的創新和探究精神。

關鍵詞實驗探究改進

中圖分類號:G633.8文獻標識碼:A

1 實驗原理

鎂帶可以在CO2中燃燒，Mg+CO2MgO+C，該反應是氧化-還原反應，Mg是還原劑，CO2是氧化劑，Na比Mg還原性強，在加熱的條件下也能與CO2反應。

2 實驗探究

如下圖Ⅰ所示，將一小塊金屬鈉放在石棉網上加熱，觀察到生成的產物除了淡黃色固體外還有一些黑色固體物質。

【猜想1】這種黑色物質是否為鈉表面吸附的煤油不完全燃燒產生的碳單質。

【猜想2】就金屬活動性而言，Na比Mg還強，該黑色物質是否是Na與CO2反應生成的碳單質。

為了驗證上述猜想，利用圖Ⅱ裝置進行實驗。

【實驗步驟】:①用小刀切取一小塊金屬鈉，用濾紙完全吸干煤油，再除去表面的氧化層，放進干燥的硬質玻璃管E中;②打開分液漏斗的活塞，使B中的反應進行一段時間后，再點燃E處的酒精燈。

【實驗現象】:鈉在充滿CO2氣體的玻璃管中劇烈燃燒起來，產生大量的白煙;玻璃管中有黑色物質生成;待玻璃管冷卻后，管壁上附著一層白色物質。

思考1:為什么在B中的反應進行一段時間后再點燃E處的酒精燈?

思考2:取生成的少量白色物質和黑色物質分別溶于水，發現黑色物質不溶于水，白色物質能溶于水。即該黑色物質是Na與足量CO2反應生成的碳單質，白色生成物是碳酸鈉，怎樣用實驗方案驗證?

思考3:若先點燃E處的酒精燈，再打開分液漏斗的活塞，則開始時玻璃管E中可能發生的反應是什么?

3 實驗改進

金屬鈉在空氣中燃燒是中學化學的一個常規演示實驗，在實驗過程中生成的黑色固體常常干擾實驗結果，對該實驗做如下改進，實驗效果良好。

如右圖所示，先預熱金屬易拉罐底部，再把切好的一小塊金屬鈉(綠豆大小)，用濾紙完全吸干煤油，并除去表面的氧化層，放在金屬易拉罐底部繼續加熱，可以觀察到鈉迅速熔化成一小球隨后立即燃燒，生成淡黃色固體。

4 實驗相關說明

(1)金屬鈉在空氣中燃燒時與二氧化碳反應，需要一定的溫度和二氧化碳的濃度，在空氣中二氧化碳的濃度不高，適當控制溫度就可以達到理想效果。

(2)在該實驗改進中采用金屬易拉罐底部代替演示實驗中經常燒壞的石棉網，同時金屬易拉罐底部導熱性能良好，縮短了反應時間，課堂教學效果良好。

(3)上述改進實驗儀器簡單，金屬易拉罐底部可多次使用，節能環保，實驗過程操作簡單，現象明顯，便于推廣。經過多次實踐證明:無論是教師演示實驗還是學生實驗，均可獲得成功，這樣既節約了實驗儀器，又培養了學生的創新和探究精神。