鈉與水反應實驗方案的創新設計

楊松林　王后雄

一、原實驗存在的不足

鈉與水反應的實驗是人教版高中課程標準實驗教科書必修化學1中第三章“金屬的化學性質”中的實驗。

教科書上的裝置和方法，存在著明顯不足：

（1）反應不具有可控性。鈉與水的反應非常劇烈，在短時間內結束，無法控制反應的速度，不利于學生仔細觀察實驗現象。

（2）反應不具有安全性。實驗沒有專用的反應容器，而是在敞口的燒杯或培養皿中進行，極易造成鈉濺出而發生危險。

（3）反應不具有精確性。實驗中對于生成物氫氣的判斷，只是通過實驗現象（游、嘶等）經驗式地推測，不能確切驗證氫氣的存在。

二、創新設計

1.實驗用品

儀器：圓底燒瓶（250 mL）、分液漏斗（100 mL以上）、帶導氣管的雙孔塞、導氣管、橡膠管、尖嘴管、止水夾、鐵架臺（帶夾子、鐵圈）、酒精燈、小燒杯

藥品：鈉、蒸餾水、煤油、酚酞溶液

2.實驗裝置圖1

實驗裝置如圖1所示。

3.實驗步驟

（1）檢驗裝置的氣密性。關閉分液漏斗活塞，打開導氣管上的止水夾，并將導氣管放入盛有水的燒杯中，然后用酒精燈加熱燒瓶，如果導氣管有氣泡產生，移去酒精燈，導氣管有回流液柱，則裝置氣密性良好。

（2）向燒瓶中加入煤油（約為燒瓶頸部體積），放入金屬鈉（約綠豆粒大小），然后塞上橡膠塞。

（3）打開分液漏斗旋塞和止水夾，通過分液漏斗向燒瓶中迅速加入滴有2～3滴酚酞溶液的蒸餾水，使液面到達燒瓶橡膠塞處，充分排出燒瓶內空氣，關閉止水夾。

（4）觀察實驗現象。鈉塊與水反應熔成銀色的小球，并伴有氣泡冒出，在氣泡的推動下，鈉在煤油和水的界面處上下浮動，同時可觀察到水溶液變成紅色。隨著反應的進行，生成的氣體逐漸增多，液體回流至分液漏斗，燒瓶內液面下降，當降至燒瓶頸部以下時，煤油層液面變薄，鈉與水接觸時間延長，發生劇烈的反應。

（5）關閉分液漏斗的旋塞，打開止水夾，收集一小試管氣體驗純（由于反應前燒瓶內空氣被排空，驗純也可省去），然后點燃尖嘴管處的氣體，火焰呈淡藍色，在火焰上方罩上一個干燥的小燒杯，可發現燒杯上有液滴生成，說明生成的氣體為氫氣。

4.注意事項

（1）加入煤油的量不宜過多（待加入蒸餾水后，煤油的量恰好充滿燒瓶頸部），以免影響對鈉與水劇烈反應現象的觀察。

（2）加蒸餾水之前，分液漏斗要伸入到煤油液面以下，反應過程中要保證分液漏斗始終在液面以下。

（3）加蒸餾水之前要打開止水夾，打開分液漏斗的旋塞；加蒸餾水后迅速關閉止水夾；點燃氫氣之前要關閉分液漏斗的旋塞，打開止水夾。

（4）一定要盡可能地將空氣排盡。

5.實驗優缺點

（1）優點

①現象明顯，利于觀察。有效控制了反應速度，使學生可以清楚、細致地觀察到鈉與水反應的實驗現象；另外，隨著反應進行，鈉與水的接觸時間延長，學生可觀察到鈉與水劇烈反應的現象。

②容器封閉，安全可靠。采用玻璃燒瓶，既避免了迸濺的發生，又降低了使用塑料反應容器易被燒壞的危險。雖然依然使用玻璃儀器，但反應在隔絕空氣的條件下進行，避免了爆炸的發生。