鈉與水反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

康曉丹　衷明華

【摘 要】 利用微型實(shí)驗(yàn)具有的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單便捷、試劑用量少、安全性高、成本低等特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鈉與水反應(yīng)以及對(duì)其性質(zhì)的探究的一體化改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】 鈉與水；性質(zhì)；微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

【中圖分類號(hào)】G64.25 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）18-0-01

一、設(shè)計(jì)思路

鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一，而現(xiàn)行人教版全日制普通高中教科書化學(xué)必修一關(guān)于鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置存在以下不足：一是敞口進(jìn)行，存在安全隱患。鈉與水的反應(yīng)沒有專門的反應(yīng)容器，而反應(yīng)在敞口的燒杯或培養(yǎng)皿中進(jìn)行，由于鈉與水的反應(yīng)比較劇烈，鈉容易濺出反應(yīng)容器，存在著一定的安全隱患。二是氣體不易收集。在用排水法收集氫氣時(shí)，需要將盛滿水的試管倒置于燒杯內(nèi)，但水容易溢出來，使操作不便。此外，要把手伸進(jìn)燒杯中，而鈉與水反應(yīng)生成的氫氧化鈉溶液有腐蝕性，易腐蝕皮膚。三是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性。因?yàn)殁c被鋁箔包裹，而鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物氫氧化鈉能與鋁箔反應(yīng)生成氫氣，干擾了鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是氫氣這一結(jié)論。四是無法進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，浪費(fèi)藥品。實(shí)驗(yàn)過程把鈉與水的反應(yīng)和氣體的收集、檢驗(yàn)進(jìn)行分離，而鈉與水反應(yīng)迅速，一次實(shí)驗(yàn)學(xué)生無法很好地觀察到所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，既浪費(fèi)時(shí)間，又浪費(fèi)藥品，給準(zhǔn)備工作和實(shí)際操作帶來了許多麻煩。

為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的安全性、操作的簡(jiǎn)便性、用品的節(jié)約性和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)做了如下創(chuàng)新設(shè)計(jì)并引入微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在微小儀器中用盡可能少的試劑（常規(guī)的十分之一至千分之一）來進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，它是綠色化學(xué)的重要組成及新世紀(jì)化學(xué)教學(xué)改革趨勢(shì)之一。既可以由教師進(jìn)行演示探究也可以讓學(xué)生開展分組實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）實(shí)驗(yàn)藥品及儀器：金屬鈉、煤油、酚酞試液、蒸餾水；5ml注射器一支、具支試管、導(dǎo)管、小燒杯、橡膠管、小刀、火柴等。

（二）實(shí)驗(yàn)裝置

（三）實(shí)驗(yàn)步驟

1、檢查裝置的氣密性。

2、在具支試管中放入擦干凈的鈉粒并注入煤油（煤油剛好沒過鈉粒），在注射器中吸入滴加酚酞的蒸餾水3mL。

3、如圖連接好裝置（用石蠟封好可能漏氣處）。

4、向下推動(dòng)注射器，向盛有煤油和鈉粒的具支試管中推入加含酚酞試液的蒸餾水。

5、反應(yīng)1～2min后，用燃著的火柴直接靠近小燒杯口。

（四）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1、在實(shí)驗(yàn)前，銀白色的鈉粒在煤油中，不與煤油反應(yīng)。

2、當(dāng)向反應(yīng)容器中加入蒸餾水時(shí)，蒸餾水進(jìn)入下層，鈉粒立即浮于水面層之上、煤油層之下，并且鈉粒在水層面上翻滾游動(dòng)，逐漸熔化成閃亮的銀白色金屬小球，并能聽到反應(yīng)的“嘶嘶”聲。煤油層中有大量的氣泡出現(xiàn)，蒸餾水層由無色逐漸變成紅色。

3、當(dāng)用燃著的火柴靠近尖嘴管口時(shí)時(shí)，發(fā)出淡藍(lán)色火焰并且伴隨小而尖銳的爆鳴聲。

（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.鈉在煤油中逐漸下沉至水面，與水反應(yīng)，熔成小球，說明鈉的密度大于煤油而小于水，熔點(diǎn)低，且與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

2.鈉粒在水層面上翻滾游動(dòng)且有大量的氣泡出現(xiàn)，說明反應(yīng)生成氣體（氫氣或氧氣）。因?yàn)闅怏w燃燒時(shí)外焰呈淡藍(lán)色火焰，并且伴隨爆鳴聲，說明是氫氣生成。

3.滴有酚酞試液的蒸餾水變成紅色，說明有堿生成，根據(jù)參與反應(yīng)的物質(zhì)所含元素分析可知一定是氫氧化鈉。

反應(yīng)方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)反思

該方案的主要優(yōu)點(diǎn)：

1、微型實(shí)驗(yàn)，顧名思義，該實(shí)驗(yàn)裝置小巧，操作簡(jiǎn)便，成功率高，特別有利于條件差的學(xué)校開展實(shí)驗(yàn)。

2、該設(shè)計(jì)通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)即可完成教材中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，既節(jié)省藥品和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，方便師生準(zhǔn)備，又可利用鈉、水、煤油三者的密度關(guān)系提高實(shí)驗(yàn)的趣味性。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象新穎，便于學(xué)生反復(fù)觀察，能加深直觀印象，提高感性認(rèn)識(shí)。

3、在該實(shí)驗(yàn)過程中，由于有煤油層起緩沖作用，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)平穩(wěn)、安全可靠、現(xiàn)象明顯。

4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵豐富，設(shè)計(jì)在較大程度上融合了金屬鈉的物理性質(zhì)，解決了鈉與水反應(yīng)的各種問題，省去了原實(shí)驗(yàn)中用排水法收集氫氣的操作，將氣體生成、產(chǎn)物檢驗(yàn)、爆鳴實(shí)驗(yàn)集于一起，既可作為教師課堂演示實(shí)驗(yàn)，又可作為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，還可作為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，對(duì)啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有積極作用。