乙醇與金屬鈉的綠色化實驗設計

劉海毅 高靚

摘? 要：為完善教材中鈉與乙醇的實驗方法，將教材中重復率低，原料浪費較大的實驗改為封閉化、一體化、集約化的實驗裝置，實現(xiàn)了乙醇與金屬鈉反應現(xiàn)象的觀察及產物驗證的一體化探索，不但降低了實驗成本，而且實現(xiàn)了學生分組實驗的可重復性，提高了原料的利用率。實驗現(xiàn)象明顯，操作簡單、安全性強，能取得良好的實驗效果。為化學課堂教學和實驗創(chuàng)新提供了有益的參考和啟發(fā)。

關鍵詞：乙醇與鈉;利用率;一體化;實驗設計

鈉與乙醇的實驗是人教版《必修 2》中重要實驗之一^[1]。本實驗作為教學的重要輔助手段，意在強化學生的直觀感受，加深對乙醇結構的了解。

1 問題的提出

教材實驗：“在盛有少量無水乙醇的試管中，加入一小塊新切的、用濾紙擦干表面煤油的金屬鈉，在試管口迅速塞上配有醫(yī)用注射針頭的單孔塞，用小試管倒扣在針頭上，收集并驗純氣體，然后點燃”。在化學必修二實驗教學中，本實驗是通過觀察實驗現(xiàn)象達到對實驗反應的認識^[2]。但實驗裝置（圖1）存在一定的不足：

（1）反應裝置可重復性低，實驗結束后，乙醇浪費嚴重，過量的鈉存在一定的安全隱患，不符合實驗安全和綠色化學的要求^[3];

（2）按教材實驗操作，若要檢驗氣體產物，點燃前必須對氣體驗純，這不但提高了實驗操作的復雜度，也勢必增加原料的使用量;不但降低了原料的利用率，也增大了實驗成本。

（3）而當金屬鈉的用量較小時，生成的氫氣速率較慢，點燃時火苗較小，現(xiàn)象不明顯。

2? 實驗的探究

2.1? 探究思路

基于綠色化學的探究立足于教材經典實驗，按照教材實驗分析要求，從提高原料及原子的利用率的角度出發(fā)，尋找中學階段常見的實驗材料，嘗試進行一體化探究，生活中連通器為實驗改進提供了最初的靈感。

2.2? 探究實驗

2.21? 實驗設計

結合教材乙醇與金屬鈉的反應實驗，設計成如圖2的改進實驗裝置。

2.22 實驗改進

（1）改進實驗設計，選用中學常見儀器，通過長頸漏斗調整產生的壓強差，保障燃燒時氫氣的供給量;

（2）用U型管代替試管，形成聯(lián)通的一體化裝置，為實驗的可重復性提供了條件;

（3）拔掉橡膠塞即可點燃，無須對氫氣驗純，簡化了操作，同時提升了實驗的安全性。

2.23 實驗過程

（1）連接好裝置（圖2），將已吸干煤油的綠豆般大小的金屬鈉插在針孔上，塞上單孔塞。

（2）觀察到金屬鈉迅速下沉落在銅絲表面，由于氫氣的不斷產生，幾秒后開始上浮，右側長頸漏斗內的液面不斷上升，左側U型管內收集有少量的氫氣。

（3）拔掉橡膠塞的同時，立刻點火，觀察到有穩(wěn)定的火焰，持續(xù)3～4秒。

（1）反應結束后，蓋上橡膠塞，即可進行下一組重復試驗。

3? 實驗的優(yōu)點

（1）通過對裝置的的改進，形成了一體化聯(lián)通裝置，使實驗操作更簡便、更安全。

（2）整個實驗過程可以使學生直觀感受氣體的生成，學生點燃時不再畏懼，同時增加了實驗的趣味性。

（3）通過實驗的設計，實現(xiàn)了乙醇的再利用，減少了反應物金屬鈉的用量，提高了原料的利用率，實現(xiàn)了反應裝置的可重復性。

（4）實驗裝置簡單，不僅適合于課堂演示，而且適合學生分組實驗。

參考文獻

[1]? 宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書化學 2（必修）第三版[M].北京：人民教育出版社，2010：74，57.

[2]? 王磊、陳光巨、王明召.普通高中課程標準實驗教科書：化學1（必修）.3版.濟南：山東科學技術出版社，2007：13—15

[3]? 王后雄.中學化學實驗教學研究[M].北京：北京大學出版社，2013：53.