鈉在氯氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)

朱成東 戈益超 孫永興

摘要：梳理了鈉在氯氣中燃燒實(shí)驗(yàn)在教材中的變遷，通過知網(wǎng)檢索了該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的相關(guān)文獻(xiàn)并對其進(jìn)行分類分析，明確了教材實(shí)驗(yàn)與相關(guān)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。在繼承教材實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上改變了加入鈉的方式，通過調(diào)控加入鈉的量來控制燃燒，裝置簡單現(xiàn)象明顯，排除了不相關(guān)實(shí)驗(yàn)的干擾，充分體現(xiàn)了該實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)價值功能。

關(guān)鍵詞：鈉；氯氣；燃燒；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號：1008-0546（2022）12-0096-02

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.024

一、問題提出

鈉在氯氣中燃燒實(shí)驗(yàn)不僅可以說明活潑金屬鈉與活潑非金屬單質(zhì)氯氣的性質(zhì)，也可以在后續(xù)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生分析鈉與氯氣反應(yīng)的微觀過程，更好地認(rèn)識離子鍵形成和氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)第一次出現(xiàn)在教材中是在人民教育出版社1990年10月第1版《高級中學(xué)課本化學(xué)（必修）第一冊》中，在介紹氯氣的性質(zhì)時較上一版本添加了鈉在氯氣中燃燒的演示實(shí)驗(yàn)，裝置如圖l（a）所示。[1]為了減少氯氣的逸出，2003年6月第1版《全日制普通高中教科書必修化學(xué)第一冊》（人民教育出版社）將實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整為圖l（b）所示，[2]位置也調(diào)到化學(xué)鍵部分，該實(shí)驗(yàn)在人教版教材中一直沿用到2019年6月第1版《普通高中教科書化學(xué)必修第一冊》中才刪去。和人教版教材不同的是，魯科版教材（2019年7月第1版）較上一版本新添加了該實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖l（c）所示，[3]并安排在化學(xué)必修第一冊第一章第二節(jié)介紹氯氣性質(zhì)的位置。

教材中該演示實(shí)驗(yàn)的成功率、燃燒時氯氣溢出等問題一直是大家討論的熱點(diǎn)，也是實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的焦點(diǎn)。從魯科版（2019年版）的添加和人教版（2019年版）的刪除也可以看出教材編寫專家對該實(shí)驗(yàn)的選用也較糾結(jié)。筆者以“鈉”“氯氣”“燃燒”為關(guān)鍵詞在知網(wǎng)上進(jìn)行檢索，從1984年到2022年共找到53篇關(guān)于鈉在氯氣燃燒實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的相關(guān)文章。梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)也能解決教材中該演示實(shí)驗(yàn)存在氯氣逸出造成環(huán)境污染的問題，但大都存在使實(shí)驗(yàn)裝置變得復(fù)雜，分散了學(xué)生的注意力，弱化了該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價值功能，很難在實(shí)際教學(xué)中推廣應(yīng)用。[4-13]如何在化繁為簡的基礎(chǔ)上解決該實(shí)驗(yàn)的成功率及燃燒時氯氣溢出等問題是我們新的思考方向。

二、鈉在氯氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的新設(shè)計(jì)

1．設(shè)計(jì)思路

教材一直采用圖1的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要原因是操作簡單、裝置簡潔、現(xiàn)象明顯。本實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)思路：一是繼承教材實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，即采用“化繁為簡”，降低實(shí)驗(yàn)操作難度保證成功率，簡化實(shí)驗(yàn)步驟排除干擾項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)直指實(shí)際的課堂教學(xué)與演示；二是受在空氣中加熱鐵絲的現(xiàn)象是赤熱發(fā)紅，鐵棉在空氣中可燃，納米鐵在空氣中自燃的啟發(fā)，采用增大鈉與氯氣的接觸面積代替酒精燈加熱，通過銼刀控制加入鈉的量來調(diào)控鈉的燃燒，保證散熱減少氯氣溢出，保證實(shí)驗(yàn)的成功率和安全性，從而克服了教材中該實(shí)驗(yàn)存在的不足。

2．實(shí)驗(yàn)主要用品

金屬鈉塊、銼刀、濾紙、小刀、玻璃片，鑷子、盛有氯氣的集氣瓶等。

3．實(shí)驗(yàn)裝置及效果圖如圖2所示。

4．實(shí)驗(yàn)操作步驟

（1）用集氣瓶收集一瓶純凈干燥的氯氣，蓋上玻璃片備用。

（2）取一塊較大的鈉塊（建議用長條狀），用濾紙吸干表面的煤油，用濾紙包裹其中一端（方便用手拿取）。

（3）移去集氣瓶上的玻璃片，一只手拿住鈉塊的一端（濾紙包裹一端），另一只手持銼刀銼鈉塊的另一端，讓銼出的鈉屑落人集氣瓶中。可觀察到火花【見圖2（a）】同時可聽到清脆的炸裂聲音，也可以稍用力或改用螺紋號較小的銼刀，讓掉人到集氣瓶中的鈉成短絲狀，便可觀察到明亮的火光【見圖2（b）】。

（4）將剩余的鈉塊重新放人煤油中，留作下次使用。

（5）當(dāng)最后一組演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，只需在集氣瓶中加入氫氧化鈉溶液，輕微地?fù)u晃振蕩集氣瓶，就能夠吸收殘余的少量氯氣，從而避免污染環(huán)境。

三、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)與說明

1．本實(shí)驗(yàn)繼承了教材中該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，簡單直接、現(xiàn)象明顯且沒有干擾項(xiàng)，便于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，最大程度地體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，且該實(shí)驗(yàn)同一班級可多次演示。

2．該實(shí)驗(yàn)不需要用酒精燈加熱，實(shí)操性強(qiáng)，可重復(fù)，成功率100%，演示時間教師可自由掌控，高效便捷。用銼刀挫鈉塊可以調(diào)控一次加入鈉的量和兩次反應(yīng)間的時間間隔，讓其充分散熱，避免出現(xiàn)教材中鈉集中燃燒瞬間放出大量的熱使氯氣逸出的現(xiàn)象。

3．改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)逸出氯氣的量非常少，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次課堂演示，學(xué)生和教師均未聞到氯氣的刺激性氣味；該實(shí)驗(yàn)消耗氯氣的量也非常少，經(jīng)實(shí)踐，一集氣瓶氯氣至少可進(jìn)行四個班級的演示實(shí)驗(yàn)，極大地節(jié)約了藥品，體現(xiàn)了環(huán)保觀念。

4．該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，并且還能夠在視覺、聽覺等多個方面給學(xué)生留下深刻的印象，很好地運(yùn)用了多感官協(xié)同的化學(xué)教學(xué)策略。

5．因?yàn)榻饘兮c質(zhì)地較軟，本實(shí)驗(yàn)選取的鈉塊可取較大塊，便于拿得更穩(wěn)。

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