乙醇與鈉的反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化改進(jìn)

秦笙鳴 安婭

摘? ? 要：運(yùn)用石墨（Al2O3）導(dǎo)管代替尖嘴導(dǎo)管或醫(yī)用注射針頭對“乙醇與鈉的反應(yīng)”演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使得氫氣燃燒的現(xiàn)象更加明顯，省略了氫氣驗(yàn)純的步驟，實(shí)現(xiàn)對氫氣的快速檢驗(yàn)。進(jìn)一步補(bǔ)充了鈉與水的反應(yīng)、乙醇與酸性重鉻酸鉀的反應(yīng)，并用酚酞檢驗(yàn)反應(yīng)后溶液的酸堿性，使學(xué)生理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)思想，感受化學(xué)在生活中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：乙醇和鈉演示實(shí)驗(yàn); 一體化; 氫氣燃燒 ;實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《必修2》中，乙醇與鈉的反應(yīng)通常存在一些問題，如產(chǎn)生的氫氣量小，需要檢驗(yàn)氫氣純度;檢驗(yàn)生成的氣體時(shí)，氫氣燃燒現(xiàn)象不明顯且難以看到淡藍(lán)色火焰，而且倒入澄清石灰水的燒杯壁出現(xiàn)渾濁，這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均與預(yù)設(shè)的現(xiàn)象不符。為此，先后出現(xiàn)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究報(bào)道，如項(xiàng)云[1]等通過自制微型洗氣瓶排除乙醇蒸氣的干擾;凌崇忠[2]等使用集反應(yīng)、收集于一體的尖嘴玻璃管點(diǎn)燃?xì)錃?丁愛軍[3]等將金屬鈉切成小塊以加快反應(yīng)速率;曹廣雪[4]通過磁鐵吸引金屬鈉控制反應(yīng)的進(jìn)行。這些研究均從不同的角度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，但沒有同時(shí)解決存在的問題。筆者在此基礎(chǔ)上對相關(guān)解決方法進(jìn)行了整合，在裝置選擇、氫氣檢驗(yàn)方面做了優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，裝置簡易，安全環(huán)保，快速檢驗(yàn)氫氣的目的，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識，體現(xiàn)化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

一、實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

藥品：無水乙醇、金屬鈉、2%重鉻酸鉀溶液、澄清石灰水、酚酞溶液。

儀器：干燥管一個(gè)、50mL燒杯兩只、脫脂棉、石墨 （Al2O3） 導(dǎo)管、小刀、鑷子、濾紙、火柴。

二、改進(jìn)思路與方案

①裝置連接順序：除乙醇蒸氣裝置→反應(yīng)發(fā)生裝置→檢驗(yàn)生成的氣體。

②增加除雜裝置：用脫脂棉過濾乙醇蒸氣，避免對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象造成干擾。

③點(diǎn)燃H2時(shí)無需驗(yàn)純：反應(yīng)生成的H2能排凈空氣。

④改進(jìn)氫氣燃燒火焰不呈淡藍(lán)色的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：用自制石墨導(dǎo)管1或Al2O3管2代替尖嘴導(dǎo)管及教材中的醫(yī)用注射針頭。

⑤補(bǔ)充一組鈉與水反應(yīng)的對比實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從分子結(jié)構(gòu)角度理解造成兩組之間差異的原因。

⑥補(bǔ)充乙醇與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)在生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生感受到化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

⑦補(bǔ)充用酚酞檢驗(yàn)反應(yīng)后乙醇溶液酸堿性的實(shí)驗(yàn)操作，說明生成物乙醇鈉顯堿性。

三、實(shí)驗(yàn)原理與裝置：

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

（一）運(yùn)用自制教具? ?連接實(shí)驗(yàn)裝置

將干燥管與石墨 （Al2O3） 導(dǎo)管用膠皮管連接，將滴有酸性重鉻酸鉀溶液的脫脂棉塞入干燥管中 （球形區(qū)），觀察到脫脂棉變?yōu)槌燃t色。其中，干燥管的球形部分可以儲(chǔ)存氣體，使得裝置形成壓力腔，這樣點(diǎn)燃?xì)錃鈺r(shí)火焰會(huì)更加明亮，且干燥管集制備、收集功能于一體，實(shí)驗(yàn)過程中無需檢查裝置氣密性，簡化實(shí)驗(yàn)操作步驟，節(jié)省時(shí)間。而脫脂棉可以除掉乙醇蒸氣，避免對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象造成干擾，也會(huì)使氫氣的燃燒現(xiàn)象更加明顯。用石墨 （Al2O3） 導(dǎo)管代替尖嘴導(dǎo)管或醫(yī)用注射針頭，自制教具，變廢為寶，體現(xiàn)了綠色化的思想，并且去掉了鈉元素焰色反應(yīng)的干擾以及避免了由于長時(shí)間燃燒，注射器針頭受熱發(fā)紅而產(chǎn)生紅光，進(jìn)而影響氫氣燃燒現(xiàn)象的觀察，同時(shí)聯(lián)系前面學(xué)習(xí)的化學(xué)能與電能中干電池的結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)知識的正遷移。

（二）增添對照試驗(yàn) 激發(fā)探究熱情

向兩只50mL的燒杯中分別加入10mL無水乙醇和10mL水，然后用鑷子取兩粒黃豆大小的金屬鈉 （已除去表面煤油） 分別放入燒杯中，再把干燥管立于盛有乙醇的燒杯中，觀察到無水乙醇中的鈉先沉在干燥管底部且鈉的表面產(chǎn)生氣泡，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，最后懸浮在乙醇中并與之反應(yīng)，形狀改變不明顯，冒出許多小氣泡，生成的氣體從石墨 （Al2O3） 導(dǎo)管口排出;水中的鈉則熔化成小球，浮在水面上，發(fā)出呲呲聲響且不停游動(dòng)。通過增加一組鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以直觀地看到鈉與乙醇的反應(yīng)現(xiàn)象沒有鈉與水反應(yīng)劇烈，從而將造成兩者差異的原因引向分子結(jié)構(gòu)的差異方面[5]，使學(xué)生理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)思想。補(bǔ)充這一實(shí)驗(yàn)有助于激發(fā)學(xué)生探究CH3CH2OH的—OH中的H與H—OH的H活潑性不同的興趣。

（三）凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象? ?省略驗(yàn)純步驟

用火柴將石墨 （Al2O3） 導(dǎo)管口處的氣體點(diǎn)燃，會(huì)看到穩(wěn)定持續(xù)并明顯呈現(xiàn)出淡藍(lán)色的火焰。將一個(gè)干燥的燒杯罩在火焰上方，發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)小液滴，取下燒杯，倒入澄清石灰水，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水不變渾濁，這說明脫脂棉已除去乙醇蒸氣。在點(diǎn)燃H2時(shí)無需驗(yàn)純，這是因?yàn)榍蛐胃稍锕艿娜莘e約為33.2mL，一粒黃豆大小的金屬鈉體積約為2.6cm3，產(chǎn)生約126.5mL （近4倍于干燥管體積） 的氫氣迅速充滿干燥管，能夠排凈干燥管內(nèi)的空氣，因此可以省略驗(yàn)純的步驟。

（四）應(yīng)用變色原理? ?強(qiáng)化物質(zhì)性質(zhì)

反應(yīng)結(jié)束后，脫脂棉的顏色由原來的橙紅色變?yōu)榫G色，這是由于乙醇具有還原性，能夠?qū)⒊燃t色的重鉻酸根離子還原為綠色的三價(jià)鉻，同時(shí)這也是檢測酒駕的原理，體現(xiàn)了化學(xué)在生活中的應(yīng)用，并為選修五中“醇的性質(zhì)”的學(xué)習(xí)作鋪墊。向反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞，觀察到溶液變紅，說明生成物顯堿性，從而使學(xué)生更好地了解乙醇鈉這種物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的裝置簡單、一體化，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)過程中無需檢查裝置氣密性及驗(yàn)純氣體。自制的石墨 （Al2O3） 導(dǎo)管，變廢為寶、使用方便、綠色環(huán)保。在原有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，適當(dāng)補(bǔ)充了一些操作步驟，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探究精神，使學(xué)生明白，化學(xué)實(shí)驗(yàn)取之于生活，也應(yīng)用于生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]項(xiàng)云，等.自制微型洗氣瓶在鈉與乙醇實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教育，2013，34（04）：82.

[2]凌崇忠，劉觀贊.乙醇與鈉反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的簡易安全設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育，2010，31（07）：66+73.

[3]丁愛軍，鞠東勝.快速檢驗(yàn)鈉與乙醇反應(yīng)生成的氫氣[J].化學(xué)教育，2013，34（02）：69+73.

[4]曹廣雪. 鈉與水 （或無水乙醇） 反應(yīng)試驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2011，32（02）：64.

[5]朱秀娟，等. 對無水乙醇與金屬鈉反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].廣州化工，2017，45（04）：117-118+125.