通過改進實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識

摘 要：鈉與水反應(yīng)實驗是高中化學(xué)的重要實驗之一。利用J形管玻璃管組裝實驗裝置演示鈉與水反應(yīng)實驗，并用繞成螺旋狀的銅絲添加金屬鈉，方便收集較純凈的氣體。既可以在尖嘴部分點燃氫氣，又可以吹肥皂泡在點燃驗證氫氣。實踐證明該使用該裝置操作方便，安全環(huán)保；原理簡單易懂，學(xué)生容易接受；能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：鈉與水反應(yīng) 實驗創(chuàng)新設(shè)計 J形管玻璃管

【中圖分類號】G 633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】1005-8877（2019）08-0181-02

1.問題的提出

化學(xué)知識的積累與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)離不開化學(xué)實驗，通過強化實驗教學(xué)，不但能夠有效提升學(xué)生的動手意識與能力，同時還可以幫助學(xué)生建立不斷完善的探究精神和創(chuàng)新意識。鈉與水反應(yīng)實驗是高中化學(xué)的重要實驗之一。蘇教版教材化學(xué)1中的鈉與水反應(yīng)實驗描述為：“向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞溶液，然后投入一小塊（約綠豆粒般大?。┙饘兮c，觀察實驗現(xiàn)象?！痹趯嶋H教學(xué)中發(fā)現(xiàn)該實驗優(yōu)點是：裝置簡單，操作方便，能很清楚觀察到鈉與水反應(yīng)的實驗現(xiàn)象。不足之處是：不能收集產(chǎn)生的氣體，不能檢驗產(chǎn)生氣體的成分。經(jīng)過查閱資料，反復(fù)試驗，多次改進，最后設(shè)計了一套新的實驗裝置，使得該實驗操作簡單、現(xiàn)象明顯、安全環(huán)保，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

2.實驗器材和藥品

實驗器材和藥品：U形玻璃管（20mm×200mm）、單孔膠塞、尖嘴玻璃導(dǎo)管（長約5cm）、橡膠帽（可以用水筆替芯筆頭膠帽），帶鐵夾的鐵架臺、小燒杯、膠管（長約5cm）、膠頭滴管、鑷子、小刀、玻璃片、濾紙、銅絲（直徑約1 mm）、金屬鈉等。

3.實驗裝置

用玻璃管切割器將U形玻璃管的一側(cè)截掉大約50%（10cm左右），制成J型玻璃管，在酒精噴燈上把斷口燒圓以去除鋒利的棱角。

將一根銅絲在玻璃棒上繞10圈左右，然后將最后兩圈處理的更細些，再留約30cm作為手柄，制成一個添加金屬鈉工具，如圖1。

圖1 繞成螺旋狀的銅絲添加金屬鈉工具

實驗裝置如圖2、圖3、圖4。

圖2 鈉與水反應(yīng)實驗改進裝置 圖3 鈉與水反應(yīng)實驗改進裝置 圖4 鈉與水反應(yīng)實驗改進裝置

4.實驗步驟

（1）將尖嘴玻璃導(dǎo)管用水潤濕插入單孔塞中，尖嘴朝外，膠塞細端玻璃管沒入膠塞約2 mm，避免收集氣體時殘留空氣。

（2）在J型玻璃管短端塞好帶尖嘴玻璃導(dǎo)管的膠塞。從J型玻璃管長端加水至尖嘴玻璃導(dǎo)管剛有少量水流出，此時J型玻璃管長端液面和尖嘴在同一水平線上或稍微高過一點。塞好尖嘴玻璃導(dǎo)管的小膠帽。

（3）用小刀切一塊約綠豆粒大的金屬鈉，用鑷子夾住塞入繞成螺旋狀的銅絲添加金屬鈉工具的螺旋中，傾斜J型玻璃管，從長端加入金屬鈉，注意使金屬鈉位于J型玻璃管短端。

（4）手持該裝置走到學(xué)生身邊展示給學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，這樣就能夠使全體學(xué)生都能近距離觀察到該反應(yīng)的實驗現(xiàn)象。

（5）反應(yīng)完畢后向J型玻璃管長端滴入酚酞溶液，稍微晃動，觀察實驗現(xiàn)象，驗證有堿性物質(zhì)生成。

（6）打開小膠帽，迅速用火柴點燃尖嘴玻璃導(dǎo)管處氣體，能觀察到氫氣安靜燃燒。

（7）或者在尖嘴玻璃管處連接一小節(jié)膠管，橡膠管中滴加兩滴肥皂水，吹出泡后再點燃檢驗氫氣。

5.新設(shè)計實驗優(yōu)點

（1）儀器簡單，操作方便

實驗裝置所用器材簡單易得，易于加工，容易被學(xué)生理解。操作方便，實驗成功率高。

（2）安全性高

新設(shè)計的實驗方案中，鈉與水反應(yīng)在J型玻璃管中進行，收集到的氫氣是純凈的。J型玻璃管一端封閉，另一端是開口的，隨著產(chǎn)生氣體的增多，J型玻璃管短端液面下降，長端液面上升，點燃氫氣時，由于J型玻璃管兩端有液面差，空氣不會進入J型玻璃管短端和氫氣混合，所以沒有危險，安全性高。

（3）改進方案通過一次實驗既可以看到鈉浮在水面，四處游動的現(xiàn)象，推出鈉的密度比水小的結(jié)論，又能通過點燃法驗證生成的氣體是氫氣。

（4）該裝置做好后可反復(fù)使用，可以點燃氫氣后，再次添加金屬鈉再做吹肥皂泡旳實驗。

（5）能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

參考文獻

[1]方潔.高中生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”培養(yǎng)策略探究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（1）：20

[2]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學(xué)1（必修）[M].江蘇教育出版社，2014：49

[3]陳海濤.銅與硝酸反應(yīng)實驗的新設(shè)計[J].化學(xué)教學(xué)，2017（2）：32

[4]楊申姑.金屬鉀、鈉和水反應(yīng)的實驗[J].化學(xué)教學(xué)，1981（2）：29～30

[5]孟恬靜.鈉與水反應(yīng)實驗的新設(shè)計[J].化學(xué)教學(xué)，2019（3）：61