金屬鈉性質探究實驗的創新改進

徐小健

摘要：對金屬鈉的性質實驗進行了創新改進，用易得的器材、巧妙的方法探究了鈉在空氣中的顏色變化、鈉在空氣中燃燒、鈉與水反應等性質。新改進的實驗現象明顯，操作方便，有益于環保，既有利于學生進行分組實驗，又有利于在教學中培養學生創新意識、實驗探究能力等化學核心素養。

關鍵詞：金屬鈉；鈉燃燒；鈉與水反應；實驗改進

文章編號：1005–6629（2017）2–0066–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

人教版與蘇教版高中化學必修1教材中都有金屬鈉的性質探究實驗，但或多或少都存在一些不足。經過多次的探究實踐發現，這些實驗都可以作一些改進，設計得更加合理，使其更適合實驗探究與教學。

1 探究金屬鈉的顏色及在空氣中顏色的變化

1.1 原實驗不足之處

兩種版本的教材中都是用濾紙吸干鈉表面煤油后，用小刀切去一端外皮，觀察鈉的顏色。由于金屬鈉在空氣中氧化比較迅速，用小刀切開金屬鈉，表面馬上變暗，學生不易觀察到鈉的銀白色與光澤，也不能明顯地觀察到表面顏色的變化[1]。

1.2 實驗創新改進

（1）方法一

①材料準備：將1mL塑料注射器前端切去，用它作鈉的取用器。為了使鉆取更容易，最好先用卷筆刀將注射器前端削薄些，再用小刀將前端切面修平整，以便在鉆取時能更好地將鈉切開。再準備底部有圓孔的橡膠塞（一頭有孔）或用打孔器在橡膠塞上打一個適當大小的孔（不要打穿），用來放置鉆取鈉后的注射器，既能讓鈉更少地接觸空氣，又能防止手不小心碰到。如圖1所示。

②實驗操作：取一塊較大鈉塊（寬度和厚度 8～10mm）置于濾紙上，一只手用鑷子固定鈉塊，另一只手緊握上述注射器垂直插入鈉塊中，直至鉆透，然后拔出注射器，剛剛鉆取的鈉就留在注射器內，從注射器外側可以觀察到金屬鈉美麗的銀白色金屬光澤，宛如“銀鏡”。緩緩推動芯桿，推出小部分金屬鈉，對比觀察。實驗結束后，將注射器插入橡膠塞的小孔內。如圖2所示。

（2）方法二：如果沒有1mL注射器，也可以用單球干燥管（盡可能選較小規格）替代。取一塊較大鈉塊置于濾紙上，一只手用鑷子固定鈉塊，另一只手握住干燥管大頭一端，用小頭玻璃管一端垂直向下鉆取鈉塊。這樣操作很順手，不必用很大的力。由于干燥管是玻璃的，透明度更高，從干燥管外側同樣可以觀察到金屬鈉美麗的銀白色金屬光澤。將干燥管平放后，用細玻璃棒或竹針等將干燥管內的金屬鈉緩緩推出一小部分，通過對比觀察，可以立即觀察到露于空氣中的鈉表面變暗了。如圖3所示。

要注意的是鉆取時最好能戴上手套，以防受傷，鉆取后剩余的鈉塊要及時放回原試劑瓶中，而后續實驗中用到的鈉就可以從注射器或干燥管中取用了。由于鉆取的鈉上煤油極少，也就省去了用濾紙吸煤油這一操作。這兩種方法操作都很方便，效果十分理想，相比較而言，方法一操作更為方便。由于注射器上有刻度，可以讓學生根據實際需要，用芯桿推出所需長度的金屬鈉以獲取綠豆?；蛎琢４笮?，可操作性更強，而且進入注射器中的鈉幾乎與空氣隔絕，可以長時間觀看到鈉的銀白色金屬光澤。

2 探究金屬鈉在空氣中的燃燒

2.1 原實驗不足之處

蘇教版中鈉的燃燒是在石棉網上進行的，實驗中只能觀察到黑色物質生成，通常看不到淡黃色的物質[2]；而人教版中是在坩堝中進行的，這樣操作不太方便，產生較多的煙擴散到教室里，易污染教室環境，影響師生健康，實驗后的坩堝也基本報廢了。

2.2 實驗創新改進

（1）方法一

①材料準備：取一支12mm×100mm的小試管，從試管內用玻璃棒將底部捅破（如果底部有破損的試管就可以直接拿來用了，目的是便于燃燒時空氣流通），由于小試管的管壁薄，鈉在加熱燃燒時所需時間短。將試管夾的長柄一端切去兩側等長待用（也可用晾衣的竹夾替代）。

②實驗操作：切取綠豆粒大小的金屬鈉，置于破損試管中（距管口約1cm），用上述加工過的試管夾夾住試管底部在酒精燈火焰上加熱，觀察到金屬鈉熔化后表面產生一層黑膜（或燃燒）時，停止加熱，將試管與試管夾一起置于石棉網（或其他墊板）上，試管夾的頭部朝下，這樣試管自然形成一定的角度，有利于空氣流通，立即罩上玻璃水槽或大燒杯。可以觀察到鈉繼續燃燒，產生黃色火焰，最終生成淡黃色的固體。如圖4所示。

（2）方法二：由于易拉罐底部跟蒸發皿類似，也可以用鋁制易拉罐底部做鈉燃燒的承載體[3]。切取綠豆粒大小的金屬鈉，置于易拉罐底部（只剪取底部有凹穴的一部分）凹穴中央，用坩堝鉗夾持在酒精燈上加熱，觀察到鈉燃燒后，立即將其置于石棉網上，并快速用一倒置的漏斗（漏斗口徑盡可能大些，如90mm規格，以確保有足量的空氣，在漏斗的尖嘴處用乳膠頭封?。└采w，觀察鈉的燃燒現象。如圖5所示。

這兩種方法均較好地防止了產生的煙的擴散，更綠色環保。相比而言，方法一操作更方便，現象更易觀察。

3 探究金屬鈉與水的反應

3.1 原實驗不足之處

兩種版本的教材都是在燒杯中加適量水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊鈉放入水中。這樣在實驗時，熔化的鈉很容易游到燒杯壁上發生燃燒，給實驗帶來不便；在反應前就滴入酚酞，之后不易直觀了解溶液為何變紅。其實能否變紅，取決于是否加酚酞溶液，如果不加酚酞則溶液是無色的，如果加石蕊溶液，溶液就變成藍色；此外，這個實驗還無法檢驗生成的氣體。

3.2 實驗創新改進

（1）方法一：將燒杯改為250mL錐形瓶，加入約50mL水，這樣由于錐形瓶下大上小的結構特點，金屬鈉在反應過程中不容易游到壁上去。另外待反應結束后再滴入酚酞溶液，對比顏色變化更有利于學生根據觀察得出正確的結論。

（2）方法二：將適當大小的鈉塊置于玻璃注射器針筒內，快速吸入適量水，鈉遇到水后迅速反應（針頭朝下），反應結束后將溶液壓入燒杯內。控制好活塞的推動速度，將針筒內的氣體擠出并點燃。向燒杯內加入酚酞，溶液變紅。

（3）方法三：在干燥管內裝入適量水（下端用乳膠頭套住，水面距干燥管頂端留些空間），固定于鐵架臺上，下方放一個燒杯，如圖6（a）所示。在橡膠塞上固定一根針（可以用回形針加工），在將針扎入橡膠塞時，可以用鑷子根部夾住針的末端部位，一只手握緊鑷子兩側，這樣就可以輕松完成，而且針也不會變形。實驗前將切取大小適中的鈉塊固定于針上，塞緊橡皮塞（不要接觸到水）。實驗時拔去乳膠頭（此時水不會流下來），將針快速下壓，使鈉進入水中。由于干燥管內幾乎沒有空氣，所以非常安全，產生的氣體將干燥管內的水壓出，如果還有鈉剩余，則剩余的鈉將繼續與燒杯中的水反應，直至反應結束，此時干燥管內已收集滿生成的氣體。向燒杯內的溶液中滴入酚酞溶液，溶液變紅，說明生成了堿性物質。將干燥管倒置并固定于鐵架臺上，如圖6（b）所示。將橡皮塞取下[4]，迅速用點燃的火柴靠近干燥管上方的管口，可以觀察到氣體起初能夠安靜地燃燒，產生黃色火焰，當火焰快熄滅時可聽到一聲尖銳的爆鳴聲，說明鈉與水反應產生的氣體是H2。

這三個創新實驗都比較安全，操作也很簡便。其中方法三取材容易，操作方便，現象明顯，既能同時探究金屬鈉與水反應的生成物，還能演示氫氣的燃燒和爆鳴實驗，給學生留下深刻的印象。

以上改進實驗操作方便，現象明顯，既適合教師演示，也適合學生分組實驗。在課堂上，從一開始取用鈉的方法簡單易行，對比觀察鈉在空氣中顏色變化的現象明顯，又為后續實驗提供了高品質的鈉。通過目測注射器或干燥管內金屬鈉的長度切取合適大小的鈉塊，為學生取用金屬鈉提供了更可行的尺度標準，而且握持注射器或干燥管，用小刀切取的操作十分方便。這幾個實驗一氣呵成，既提高了效率，讓學生充分體驗到實驗帶來的無窮樂趣，還培養了學生實驗探究能力和創新意識等化學核心素養，可謂一舉多得。

參考文獻：

[1]李改芳.關于教材中鈉的性質實驗的改進[J].中學化學教學參考，2014，（5）：62.

[2]楊麥琴.鈉的性質實驗的幾點創新設計[J].浙江教育技術，2011，（6）：47.

[3]江程翔，程志遠.用易拉罐改進“鈉燃燒實驗”[J].發明與創新（中學生），2015，（4）：26.

[4]齊俊林，趙立國.鈉與水反應實驗的新方法[J].化學教學，2009，（10）：17.