對金屬鈉燃燒產生黑色物質的分析及實驗的改進

李俊生

金屬鈉加熱燃燒的實驗是研究金屬鈉化學性質的重點實驗，然而教學實驗表明金屬鈉燃燒產物的顏色問題一直沒有得到較好解決，一般觀察到的現(xiàn)象是既有黃色物質產生也有一定量的黑色物質。特別是對黑色物質的解釋更是縱說紛紜，對此我們對實驗進行了如下研究和改進。

1黑色物質的分析

一般認為黃色物質是過氧化鈉。而黑色物質的產生及量的多少則與金屬鈉表面煤油處理干凈的程度和石棉網(wǎng)成分有密切關系，研究表明黑色物質的產生及量的多少有如下規(guī)律。現(xiàn)分析如下：

1.1金屬鈉表面煤油的影響

根據(jù)有機化學知識，煤油如不完全燃燒，則會產生一定量的游離碳。這些游離碳會使反應后的產物呈現(xiàn)黑色。煤油處理的越不干凈，游離的碳會越多。反應后的產物的顏色則越黑。

1.2石棉網(wǎng)成分的影響

石棉有兩種，一種成份中只含MgSIO3，一般稱為蛇紋石石棉(溫石棉)，這種石棉具有較大的強度和撓性，纖維較長，可制成石棉繩、石棉帶、石棉布等及防火用物和濾布；另一種包括鎂、鐵、鈣、鈉的硅酸鹽，一般稱為角閃石石棉(麥石棉)，這種石棉一般性脆，不適宜紡織，但耐酸、堿性能大，用作過濾介質。油漆填充物。也用于制絕緣材料和石棉水泥制品等。

從石棉的成分看金屬鈉加熱燃燒產生的黑色物質與石棉的成分有一定關系。如果石棉網(wǎng)的成分屬于蛇紋石石棉(溫石棉)則黑色物質的產生及量的多少與石棉網(wǎng)沒有關系；如果石棉網(wǎng)的成分屬于角閃石石棉(麥石棉)則黑色物質的產生及量的多少與石棉網(wǎng)有必然聯(lián)系，這是由于在金屬鈉在燃燒過程中會產生高溫。因此會有如下反應發(fā)生：

生成的FeO和Fe3O4也會使金屬鈉燃燒的產物中混有黑色物質，進而表現(xiàn)為反應產物呈現(xiàn)一定的黑色。

2金屬鈉燃燒的實驗改進

通過前面的理論分析可知：為了使金屬鈉的燃燒的產物的顏色更明顯更便于學生的觀察。處理好金屬鈉表面的煤油和選擇好金屬鈉燃燒時的載體便成為金屬鈉燃燒實驗現(xiàn)象是否成功的關鍵。對于這兩個問題可以采用如下方法得到解決。

2.1煤油的問題：一定用濾紙吸凈金屬鈉表面的煤油。

2.2石棉網(wǎng)的問題：石棉網(wǎng)上石棉種類的判斷對于一般老師或學生是難以決斷的，因此必須采用新的載體進行實驗。

2.3實驗設計

把一廢舊試管截成玻璃管，并且把其固定在鐵架臺上管口稍向上傾斜。并且把一吸凈煤油的鈉塊放入玻璃管，再點燃酒精燈加熱。即可觀察到鈉塊熔化形成閃亮小球，在玻璃管內向下緩慢滾動，產生白煙和黃色火焰，可清楚的觀察到淡黃色固體。

特點：該設計反應現(xiàn)象明顯。反應完畢后教師可用膠塞把玻璃管兩邊塞好并把玻璃管拿下走下講臺引導同學觀察，同時也避免了空氣中二氧化碳和水蒸氣對過氧化鈉的影響，產物可長期保存。