鋁粉燃燒實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼眠^氧化鈉制氧氣的探討

王詩獻(xiàn)

我們通過實(shí)驗(yàn)對比制備氧氣的方法，從實(shí)驗(yàn)的安全性角度考慮，得出了不易用過氧化鈉制備氧氣與鋁粉進(jìn)行燃燒反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)給出了氧氣制備收集、與鋁粉反應(yīng)一體化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

人教版高中新課程化學(xué)1第三章鋁與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，無論怎樣打磨鋁箔，在氧氣中仍然不能燃燒。于是筆者根據(jù)教參提示將實(shí)驗(yàn)改成鋁粉與氧氣反應(yīng)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的各種方法特點(diǎn)（見表1），以及盛裝氧氣的集氣瓶底部需要有水或細(xì)砂以防止燃燒物脫落炸裂集氣瓶等問題，將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為在250mL集氣瓶中用過氧化氫和二氧化錳反應(yīng)制取氧氣，并進(jìn)行鋁燃燒反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

課后有學(xué)生提出能否用過氧化鈉與水反應(yīng)制取氧氣進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，針對這個(gè)問題筆者進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

（1）實(shí)驗(yàn)用品。250mL集氣瓶、毛玻璃片、坩堝鉗、藥匙、量筒、直徑11cm定性濾紙、酒精燈、鋁粉、過氧化鈉、水。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟。①向250mL集氣瓶中加入2.0g 未變質(zhì)的過氧化鈉粉末，再加入20mL水，有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)，蓋上毛玻璃片。將少許鋁粉鋪于半張直徑11cm定性濾紙上，卷成筒狀在酒精燈上點(diǎn)燃。取下集氣瓶的毛玻璃片，將點(diǎn)燃的濾紙筒伸入充滿氧氣的集氣瓶中，立刻觀察到鋁粉在氧氣中劇烈燃燒，并發(fā)出耀眼白光，瓶壁上有白色物質(zhì)附著，突然伴有尖銳的爆鳴聲，之后檢查集氣瓶無破損。②用同樣的裝置重新實(shí)驗(yàn)，將制取氧氣的藥品更換為過氧化氫與二氧化錳，可觀察到同樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但并沒有爆鳴聲。

（3） 實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論。用過氧化鈉與水反應(yīng)制取氧氣時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物是氫氧化鈉和氧氣，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，集氣瓶中氫氧化鈉溶液的濃度逐漸增大，堿性逐漸增強(qiáng)。當(dāng)鋁粉在其中燃燒時(shí)，會(huì)有少量鋁粉散落在集氣瓶底部與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣。因?yàn)殇X粉燃燒是放熱反應(yīng)，當(dāng)氫氣和氧氣的體積比達(dá)到一定比例時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸。用過氧化氫和二氧化錳制取氧氣時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物是水和氧氣，過氧化氫溶液的酸性很弱，隨著過氧化氫不斷分解，最終溶液接近中性。當(dāng)鋁粉在氧氣中燃燒時(shí)，即使有少許鋁粉散落在溶液中，也無氫氣產(chǎn)生，所以用此法制取氧氣做鋁粉的燃燒實(shí)驗(yàn)，操作簡便，安全可靠，現(xiàn)象明顯。

通過以上對比實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：做鋁粉與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，如果用集氣瓶做反應(yīng)器制取氧氣，只能用過氧化氫和二氧化錳做反應(yīng)物，不能用過氧化鈉和水，否則會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。（當(dāng)然，如果不用集氣瓶做氧氣發(fā)生裝置，而只是用排水法收集氧氣，可以用過氧化鈉與水做反應(yīng)物）

（4） 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)。①此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是應(yīng)用復(fù)合集成的創(chuàng)新思

維，把氧氣的發(fā)生裝置、收集裝置與反應(yīng)容器合為一體，高效快速，節(jié)省時(shí)間。②實(shí)驗(yàn)操作簡單易行，安全可靠。③氣體現(xiàn)制現(xiàn)用，避免課前制取氣體因保存時(shí)間過長而漏氣、不純等問題。

（遼寧省瓦房店市高級中學(xué)）