通過改進實驗培養學生創新意識

摘 要：鈉與水反應實驗是高中化學的重要實驗之一。利用J形管玻璃管組裝實驗裝置演示鈉與水反應實驗，并用繞成螺旋狀的銅絲添加金屬鈉，方便收集較純凈的氣體。既可以在尖嘴部分點燃氫氣，又可以吹肥皂泡在點燃驗證氫氣。實踐證明該使用該裝置操作方便，安全環保；原理簡單易懂，學生容易接受；能夠激發學生學習興趣，培養學生創新意識。

關鍵詞：鈉與水反應 實驗創新設計 J形管玻璃管

【中圖分類號】G 633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】1005-8877（2019）08-0181-02

1.問題的提出

化學知識的積累與創新意識的培養離不開化學實驗，通過強化實驗教學，不但能夠有效提升學生的動手意識與能力，同時還可以幫助學生建立不斷完善的探究精神和創新意識。鈉與水反應實驗是高中化學的重要實驗之一。蘇教版教材化學1中的鈉與水反應實驗描述為：“向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞溶液，然后投入一小塊（約綠豆粒般大小）金屬鈉，觀察實驗現象。”在實際教學中發現該實驗優點是：裝置簡單，操作方便，能很清楚觀察到鈉與水反應的實驗現象。不足之處是：不能收集產生的氣體，不能檢驗產生氣體的成分。經過查閱資料，反復試驗，多次改進，最后設計了一套新的實驗裝置，使得該實驗操作簡單、現象明顯、安全環保，能夠激發學生學習興趣，培養學生創新意識。

2.實驗器材和藥品

實驗器材和藥品：U形玻璃管（20mm×200mm）、單孔膠塞、尖嘴玻璃導管（長約5cm）、橡膠帽（可以用水筆替芯筆頭膠帽），帶鐵夾的鐵架臺、小燒杯、膠管（長約5cm）、膠頭滴管、鑷子、小刀、玻璃片、濾紙、銅絲（直徑約1 mm）、金屬鈉等。

3.實驗裝置

用玻璃管切割器將U形玻璃管的一側截掉大約50%（10cm左右），制成J型玻璃管，在酒精噴燈上把斷口燒圓以去除鋒利的棱角。

將一根銅絲在玻璃棒上繞10圈左右，然后將最后兩圈處理的更細些，再留約30cm作為手柄，制成一個添加金屬鈉工具，如圖1。

圖1 繞成螺旋狀的銅絲添加金屬鈉工具

實驗裝置如圖2、圖3、圖4。

圖2 鈉與水反應實驗改進裝置 圖3 鈉與水反應實驗改進裝置 圖4 鈉與水反應實驗改進裝置

4.實驗步驟

（1）將尖嘴玻璃導管用水潤濕插入單孔塞中，尖嘴朝外，膠塞細端玻璃管沒入膠塞約2 mm，避免收集氣體時殘留空氣。

（2）在J型玻璃管短端塞好帶尖嘴玻璃導管的膠塞。從J型玻璃管長端加水至尖嘴玻璃導管剛有少量水流出，此時J型玻璃管長端液面和尖嘴在同一水平線上或稍微高過一點。塞好尖嘴玻璃導管的小膠帽。

（3）用小刀切一塊約綠豆粒大的金屬鈉，用鑷子夾住塞入繞成螺旋狀的銅絲添加金屬鈉工具的螺旋中，傾斜J型玻璃管，從長端加入金屬鈉，注意使金屬鈉位于J型玻璃管短端。

（4）手持該裝置走到學生身邊展示給學生觀察實驗現象，這樣就能夠使全體學生都能近距離觀察到該反應的實驗現象。

（5）反應完畢后向J型玻璃管長端滴入酚酞溶液，稍微晃動，觀察實驗現象，驗證有堿性物質生成。

（6）打開小膠帽，迅速用火柴點燃尖嘴玻璃導管處氣體，能觀察到氫氣安靜燃燒。

（7）或者在尖嘴玻璃管處連接一小節膠管，橡膠管中滴加兩滴肥皂水，吹出泡后再點燃檢驗氫氣。

5.新設計實驗優點

（1）儀器簡單，操作方便

實驗裝置所用器材簡單易得，易于加工，容易被學生理解。操作方便，實驗成功率高。

（2）安全性高

新設計的實驗方案中，鈉與水反應在J型玻璃管中進行，收集到的氫氣是純凈的。J型玻璃管一端封閉，另一端是開口的，隨著產生氣體的增多，J型玻璃管短端液面下降，長端液面上升，點燃氫氣時，由于J型玻璃管兩端有液面差，空氣不會進入J型玻璃管短端和氫氣混合，所以沒有危險，安全性高。

（3）改進方案通過一次實驗既可以看到鈉浮在水面，四處游動的現象，推出鈉的密度比水小的結論，又能通過點燃法驗證生成的氣體是氫氣。

（4）該裝置做好后可反復使用，可以點燃氫氣后，再次添加金屬鈉再做吹肥皂泡旳實驗。

（5）能夠激發學生學習興趣，培養學生創新意識。

參考文獻

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