鈉與水反應(yīng)實驗的改進

文湖南省株洲市第二中學高二G1419班 齊　奇

鈉與水反應(yīng)實驗的改進

文湖南省株洲市第二中學高二G1419班 齊奇

鈉與水反應(yīng)的實驗是高中化學重要的實驗之一，人教版普通高中課程標準實驗教科書化學必修1模塊第49頁至第50頁中介紹了該實驗：在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊綠豆大的鈉放入水中。你看到什么現(xiàn)象？

按教材的實驗方案，學生可觀察到“鈉浮在水面上，熔成小球，小球四處游動，發(fā)出嘶嘶的響聲，最后消失，溶液變紅”的現(xiàn)象，見圖1。

在實驗過程中，我發(fā)現(xiàn)該實驗存在以下不足。

1.鈉與水反應(yīng)非常劇烈，存在一定的安全隱患。如果煤油沒有用濾紙完全吸干或鈉的用量稍大，在鈉與水反應(yīng)的過程中會有火星產(chǎn)生。

2.不能直接觀察到氣體產(chǎn)生，無法對產(chǎn)生的氣體進行收集和驗證。為了收集并驗證氣體，必須設(shè)計另外一套裝置，即用一小塊鋁箔包住金屬鈉，用大頭針在鋁箔上穿幾個小孔，再用排水法收集后驗純。

該方案在實際操作中，金屬鈉易從鋁箔中脫落，浮出水面，導(dǎo)致實驗失敗。金屬鈉的量較難控制，量過少不能集滿氫氣，過多又有安全隱患。

用排水法收集氣體時，生成的氫氧化鈉具有腐蝕性，且驗純實驗不明顯，存在一定缺陷。

3.沒有從實驗本身得出反應(yīng)結(jié)論。教材中第50頁直接給出化學方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，反應(yīng)生成物NaOH可通過酚酞溶液驗證，但反應(yīng)物中是否有氣體？如果有，又是什么氣體？

通常情況下，老師只能從鈉球的游動及氧化還原反應(yīng)的知識分析得出產(chǎn)生的氣體是氫氣。但作為初學者，我們更希望通過實驗得出結(jié)論。

一、改進設(shè)想

很多人都對該實驗進行了深入研究及實驗改進，主要集中在對反應(yīng)裝置、點燃方式、反應(yīng)速率的改進。

在眾多改進實驗中也出現(xiàn)了一些不足之處，如所用裝置實驗室不常用、不便于普及、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費用高、難以從實驗本身得到正確結(jié)論等。

在實驗室中，我注意到一些廢棄的儀器，并受注射器類玩具的啟發(fā)，腦海里有了改進鈉與水反應(yīng)實驗的設(shè)想。改進后的實驗裝置見圖2（省略試管夾和燒杯）。

二、實驗用品

實驗器材：廢試管、注射器、試管夾、鐵絲、鑷子、濾紙、小刀、酒精燈、500mL燒杯、橡膠塞。

實驗藥品：金屬鈉、酚酞溶液、蒸餾水。

三、實驗步驟

1.將廢試管底部打破，作為反應(yīng)容器。

2.選取大小合適的橡膠塞，將注射器針頭插入橡膠塞，橡膠塞底部插入一小截鐵絲，鐵絲彎成魚鉤狀。

3.切約為綠豆1/2大小的金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，用鑷子將鈉穿在鐵絲上，將鐵絲彎成閉合的圓形。

4.在燒杯中裝滿蒸餾水，用試管夾夾好破底的試管，試管稍傾斜以保證浸滿水，并滴入兩滴酚酞溶液。

5.用橡膠塞快速塞緊試管，鈉接觸水開始反應(yīng)，試管內(nèi)液面下降，說明產(chǎn)生大量氣體，待反應(yīng)結(jié)束后用注射器抽取氣體，在酒精燈外焰上點燃，罩在干冷的燒杯內(nèi)。燒杯壁上出現(xiàn)水珠，說明產(chǎn)生的氣體是氫氣。試管內(nèi)的溶液變紅，說明產(chǎn)生了堿性物質(zhì)。

四、優(yōu)點和不足

1.優(yōu)點

本實驗裝置簡單，將廢試管再次利用，經(jīng)濟節(jié)約。金屬鈉的用量少，反應(yīng)較安全。反應(yīng)前試管內(nèi)充滿水，產(chǎn)生的氣體不需要驗純，可直接點燃。用注射器點燃氫氣，操作簡單，現(xiàn)象明顯，充滿趣味。隨著實驗的完成，反應(yīng)生成物也及時得以驗證。

2.不足

要滿足多人同時做該實驗，難以找到大量的廢試管，而且將廢試管破碎過程中，存在一定的安全隱患。在開始反應(yīng)的瞬間，插入橡膠塞的速度要快，且對注射器的密閉性要求較高，否則混入了空氣也會帶來安全隱患。