鈉的化學(xué)性質(zhì)實驗改進

甘肅省岷縣第一中學(xué)(748400) 吳有萍 余新紅 曹義科

1 鈉與水反應(yīng)實驗改進

人教版高中化學(xué)必修一鈉與水反應(yīng)是高中化學(xué)中非常重要的一個實驗,該實驗承載了通過實驗探究發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理意識的任務(wù)。課本中的實驗是在燒杯中加一定量水,滴入幾滴酚酞,然后將綠豆大小的鈉投入水中。學(xué)生通過觀察到鈉球四處游動、發(fā)出嘶嘶的聲響知道有氣體產(chǎn)物生成。教師追問：“該氣體產(chǎn)物是什么?”學(xué)生可以從氧化還原價態(tài)升降規(guī)律知道氣體產(chǎn)物是H2。如何基于實驗角度讓學(xué)生收集并檢驗該產(chǎn)物是什么,課本中并沒有進一步對該實驗進行拓展。通過查閱文獻,筆者受有關(guān)鈉與水反應(yīng)實驗裝置改進啟發(fā),現(xiàn)設(shè)計如下實驗裝置。

1.1 實驗儀器

礦泉水瓶,4號橡膠塞,玻璃管,橡膠管,止水夾,大頭針。

1.2 實驗準備

先將4～5cm 左右長的玻璃管插入打好孔的橡膠塞中,使玻璃管口剛剛伸出橡膠塞底部。在伸出橡膠塞底部的玻璃管上圍一圈細鐵絲,伸直細鐵絲末端部分,然后將橡膠管一端套在玻璃管上,另一端套在大頭針上。用止水夾夾住橡膠管(見圖1),將橡膠塞塞在礦泉水瓶瓶口備用(見圖2)。

1.3 實驗步驟

(1)先在礦泉水瓶中加一定量的水,使液面距離瓶口5～6cm 左右,滴入幾滴酚酞備用。

(2)用小刀切割綠豆大小的金屬鈉,將橡膠塞上細鐵絲的一端扎在金屬鈉塊上。

圖1 橡膠塞的制作

圖2 反應(yīng)裝置的準備

(3)擠壓礦泉水瓶排盡瓶內(nèi)空氣,將橡膠塞迅速插入瓶口?？梢杂^察到鈉從鐵絲上脫落,迅速與水反應(yīng),熔化成小球,瓶口處的溶液變紅。

(4)用點燃法檢驗氣體產(chǎn)物。一手擠壓止水夾至使少量氣流緩緩出來,大頭針移進酒精燈,另一只手持續(xù)擠壓礦泉水瓶使氣體不斷排除?？梢杂^察到大頭針尖嘴處有黃色火苗持續(xù)燃燒,說明鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生了氫氣。

1.4 改進后的優(yōu)點

改進后的裝置操作簡單、安全,用排空氣法可以收集純度較高的H2。大多實驗中H2的檢驗采用爆鳴法,該實驗用點燃法檢驗H2很好了彌補了這一空白。該實驗非常適用于課堂演示,反應(yīng)時間短,現(xiàn)象直觀。另外,選用廢舊礦泉水瓶進行實驗,成本低廉且可重復(fù)使用,體現(xiàn)了綠色環(huán)保的化學(xué)理念。

2 鈉與氧氣反應(yīng)實驗改進

2.1 課本中的實驗

將一塊鈉放在坩堝里加熱,讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。

2.2 原實驗不足之處

坩堝加熱短時間不易達到較高溫度,坩堝底較深,學(xué)生沒法充分的觀察鈉燃燒過程的現(xiàn)象。部分教師用石棉網(wǎng)代替坩堝,加熱石棉網(wǎng),鈉很快能燃燒,燃燒以后因黑色物質(zhì)干擾很難看到大量淡黃色過氧化鈉生成,同時實驗后石棉網(wǎng)表面變黑且鈉燃燒位置破損,一次實驗就需耗一塊石棉網(wǎng)。

2.3 改進實驗

鑒于以上不足,筆者將鈉與氧氣反應(yīng)實驗采用銅箔加熱,將中間略凹進去銅箔放在鐵三角上。

(1)切割豌豆大小的金屬鈉,用濾紙吸干鈉表面的煤油,切去鈉塊被氧化的部分。

(2)用酒精燈加熱,鈉融化成球狀,鈉球通紅,移開酒精燈,鈉開始燃燒,火焰成黃色(見圖3),生成大量的淡黃色固體,形狀類似像花菜(見圖4)。

圖3 實驗現(xiàn)象

圖4 反應(yīng)產(chǎn)物

2.4 改進后優(yōu)點

淡黃色產(chǎn)物形狀像花菜,存在時間較長,現(xiàn)象明了,便于演示,有利于學(xué)生進行觀察。且趣味性強,培養(yǎng)了學(xué)生進行實驗探究的興趣。該實驗反復(fù)操作發(fā)現(xiàn)鈉融化后并不會四處滾動,實驗安全性好。最重要的一點,學(xué)生還能持續(xù)觀察到淡黃色固體變白、成塊狀,最終變白色粉末等一系列變化,讓學(xué)生在探究一系列變化過程中對鈉及其氧化物、鹽的轉(zhuǎn)化從感性直觀認識上升到理性理解,便于后續(xù)鈉及其化合物的學(xué)習(xí)。

3 實驗裝置改進反思

高中化學(xué)課程標(biāo)準明確提出通過實驗探究認識物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化,發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理意識、科學(xué)探究和創(chuàng)新素養(yǎng)。本文通過實驗裝置改進讓學(xué)生對實驗進行充分觀察并體會到改進裝置巧妙之處,讓學(xué)生也在潛移默化中對實驗產(chǎn)生積極探索的興趣。