鈉在氯氣中燃燒實驗的優化

李慧靜　陳彩鳳　陳迪妹

根據浙教版初中八年級下冊教材P13課堂實驗中《鈉在氯氣中燃燒》的實驗描述，將鈉放入燃燒匙里點燃后放入盛滿氯氣的集氣瓶中，燃燒過程中，我們發現該裝置在現象明顯程度、環境污染等方面存在較多的缺點。對此，我們通過反復討論，反復實驗，不斷探究，在實驗現象、實驗裝置、實驗藥品的使用等方面進行了優化設計。我們使氯氣的制取、氯氣與鈉的反應均在同一個密封裝置中進行，只需滴加濃鹽酸制備氯氣，滴加水使金屬鈉熔化并更加徹底地除去表面氧化膜，從而引發反應即可。這樣大大地減少了實驗風險，并提高了實驗的可操作性、可控性與可觀察性。

一、實驗儀器與試劑

試劑：濃鹽酸（15mL）、氯酸鉀粉末（半匙）、20%的氫氧化鈉溶液、金屬鈉。

實驗儀器：脫脂棉、針筒、集氣瓶、與集氣瓶配套的木塞、燃燒匙、三角漏斗、200mL燒杯、橡膠管、滴管、玻璃導管、濾紙、小刀、藥匙等。

二、實驗裝置

圖1鈉在氯氣中燃燒實驗的優化裝置

三、實驗步驟和現象

1.裝置：在與集氣瓶配套的木塞上打出三個孔，可以塞進注射器、滴管、玻璃導管，木塞上插入燃燒匙，在玻璃導管上用橡膠管連接三角漏斗，用200mL燒杯接收，搭建成尾氣處理裝置。

2.加料：在針筒中加入15mL濃鹽酸，滴管吸取少量水，用脫脂棉包裹小半鑰匙的氯酸鉀粉末放入試劑瓶底部，200mL燒杯中加入20mL20%的氫氧化鈉溶液，切取綠豆大小鈉塊，用濾紙吸干表面煤油，放到燃燒匙中。

3.氯氣制備：緩慢滴加濃鹽酸至包有氯酸鉀的脫脂棉處，使之反應，產生黃綠色氣體。

4.鈉與氯氣反應：待黃綠色氣體充滿集氣瓶后，滴加1滴水至鈉粒上，使鈉塊產生火花，停止滴水。

5.實驗現象：鈉塊劇烈燃燒，發出刺眼的黃色火焰，同時集氣瓶壁上產生大量的白色固體。

四、實驗注意事項

1.在打孔時保證插入滴管后，滴管中的水剛好滴到燃燒匙而濃鹽酸不會滴到。

2.三角漏斗一半浸入NaOH溶液，一半不浸入溶液，防止吸收的時候發生倒吸現象。

3.脫脂棉不宜太厚，放入后要壓平，不要接觸到燃燒匙，也不宜太薄，否則粉末會散開。

五、實驗改進后的優點

1.實驗氣體制備、收集、反應均在一個集氣瓶中發生，裝置輕便，方便教師搬運與轉移，且裝置可反復利用，可作為此反應的專屬裝置，充分體現實驗裝置的微型化以及綠色化學和環保概念。

2.實驗者只需將濃鹽酸緩慢滴入，并滴加水即可，不需要加熱或點燃金屬鈉，也不再需要收集氯氣，操作方便，可以讓學生進行，很好地調動了化學課的課堂氣氛。

3.用氫氧化鈉吸收多余的氯氣，保護環境，防止氯氣泄漏帶來的環境污染。

4.現場制備氯氣，并且制取氯氣的時間短、濃度大，實驗時火焰明顯、白煙較密集，直觀性強，可供學生觀察。

5.用水滴到鈉表面以除去氧化膜，同時放熱，使得反應劇烈，解決了鈉在空氣中極易被氧化的困擾。

6.用脫脂棉包裹氯酸鉀粉末，防止液體與粉末反應時粉末在瓶內飛濺造成實驗失誤，并且脫脂棉的滲透作用使得濃鹽酸與氯酸鉀能夠緩慢反應，防止由于反應過于劇烈造成危險。

注：本文系溫州大學2013年學生科研課題之研究成果，指導師為陳迪妹老師。

（責任編輯羅艷）endprint