高中化學(xué)中鈉與水反應(yīng)的微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

胡隆群

摘要：金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)組成部分，在指導(dǎo)學(xué)生有效認(rèn)知金屬鈉銅水反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)過程、培養(yǎng)高中學(xué)生宏觀辨析與微觀探析能力的過程中具備重要的價(jià)值。因此，本文將通過對(duì)于高中化學(xué)中鈉與水反應(yīng)的微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，助力高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)有效貫徹踐行，希望能夠?yàn)橛行Т龠M(jìn)高中化學(xué)課程教學(xué)高效化與創(chuàng)新化發(fā)展提供相關(guān)參考思路。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);微型化;核心素養(yǎng);綠色化;

一、研究背景

在面向當(dāng)前高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)不斷落實(shí)與推進(jìn)的背景下，教師在教學(xué)展開過程中繼續(xù)要從理論層面注重對(duì)于學(xué)生化學(xué)學(xué)科知識(shí)框架的引導(dǎo)和構(gòu)筑，還要以實(shí)踐平臺(tái)對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神進(jìn)行培育和開發(fā)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是引導(dǎo)高中學(xué)生深入探索并認(rèn)知科學(xué)知識(shí)和化學(xué)學(xué)科奧妙的重要路徑和方法手段，在整體高中化學(xué)課程推進(jìn)與課程優(yōu)化過程中占據(jù)著重要的組成部分?？v觀傳統(tǒng)高中化學(xué)鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，由于化學(xué)藥品用量大，整體實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作較為繁雜，不僅在一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)效果，還在一定程度上給環(huán)境帶來了負(fù)擔(dān)，基于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中隱藏了風(fēng)險(xiǎn)。這也使得，在高中化學(xué)課程教學(xué)展開中，越來越多的教師開始關(guān)注微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，希望能夠以此為主線實(shí)現(xiàn)對(duì)于金屬鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化和安全化提升。

二、研究過程

（一）微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)理論

所謂微型化及綠色化化學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要是指在化學(xué)實(shí)驗(yàn)展開過程中，借助微型化的儀器裝置，對(duì)于化學(xué)試劑用量進(jìn)行微小量化控制，從而達(dá)到常規(guī)實(shí)驗(yàn)試劑用量的1/10到1/1000，既有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)于化學(xué)反應(yīng)試劑藥品的節(jié)約，減少實(shí)驗(yàn)室用品耗費(fèi)，也能夠通過微型化儀器設(shè)計(jì)和儀器實(shí)驗(yàn)，使反應(yīng)現(xiàn)象更加突出和快速，以相對(duì)節(jié)約和安全的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，展現(xiàn)綠色化學(xué)理念。

（二）傳統(tǒng)鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及不足

鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)課程教學(xué)中金屬及其化合物中的重要組成部分和重要內(nèi)容，在教學(xué)展開過程中存在一定的重點(diǎn)和難點(diǎn)。特別是在高中化學(xué)教材實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于鈉和水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示和探究的過程中需要切一小塊鈉放入裝有水和酚酞的燒杯中，由學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和總結(jié)。在這一過程中，由于用到燒杯這一較大的儀器裝置，使得整體實(shí)驗(yàn)試劑用量加大，而鈉與水在直接接觸時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈的反應(yīng)，甚至還會(huì)產(chǎn)生液體迸濺，在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察的過程中，極易埋藏安全隱患。與此同時(shí)，在對(duì)于反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行觀察的過程中學(xué)生僅僅通過對(duì)于小球游動(dòng)現(xiàn)象和溶液變紅現(xiàn)象進(jìn)行產(chǎn)物的判斷，并沒有通過及時(shí)的對(duì)于其氣體進(jìn)行收集和檢驗(yàn)，無法有效認(rèn)知到整體鈉與水反應(yīng)過程的機(jī)理和進(jìn)程，并不利于學(xué)生對(duì)于整體金屬及其化合物部分知識(shí)內(nèi)容的認(rèn)知和理解。

（三）高中化學(xué)鈉與水反應(yīng)的微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過程

實(shí)驗(yàn)原理：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

實(shí)驗(yàn)過程：在微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)的展開過程中，首先要對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器裝置進(jìn)行改進(jìn)，通過選取離心管這一微型化儀器裝置作為承接鈉和水反應(yīng)的裝置，借助移液器吸頭將那塊插入到裝有酚酞和水的離心管中，并在移液器吸頭的尖端涂抹肥皂液。在對(duì)于反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行觀察的過程中，可以看到離心管中出現(xiàn)溶液迅速變紅的現(xiàn)象，這說明了鈉和水在反應(yīng)的過程中生成了氫氧化鈉這一類堿性物質(zhì);觀察移液器吸頭尖端鼓起的肥皂泡沫，可以判斷鈉與水反應(yīng)生成了氣體，用點(diǎn)燃的火柴對(duì)于氣體進(jìn)行檢驗(yàn)，靠近時(shí)發(fā)出爆鳴聲，說明反應(yīng)氣體為氫氣;在從宏觀角度觀察那塊在反應(yīng)過程中漂浮在水面上并融化翻滾，說明了那的密度計(jì)小于水又與水反應(yīng)劇烈，能夠放出大量的熱是放熱反應(yīng)。

三、鈉與水反應(yīng)的微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)價(jià)值

在對(duì)于鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化和綠色化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的過程中，首先通過借助離心管這一微型實(shí)驗(yàn)裝置，保證了在實(shí)驗(yàn)過程中和反應(yīng)過程中試劑用量上的降低，只需要少量的水和酚肽加入到離心管中，通過采取微量的鈉塊，便可以完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一定程度上有效降低了鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)試劑浪費(fèi)和實(shí)驗(yàn)成本。其次，鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)微型化和綠色化裝置較為簡(jiǎn)單，且在離心管和移液器中操作，在一定程度上消除了鈉與水直接接觸時(shí)劇烈反應(yīng)所造成的液體迸濺危險(xiǎn)，省去傳統(tǒng)鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)于鈉塊切割和擦干的操作環(huán)節(jié)，并通過移液器吸頭的裝置改進(jìn)，能夠有效控制鈉與水反應(yīng)的速率。與此同時(shí)，借助微型化及綠色化實(shí)驗(yàn)裝置，縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為明顯，特別是在對(duì)于氣體進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，由于微型化裝置所使用的試劑用量屬于痕量范疇，省去了收集氣體和檢驗(yàn)氫氣純度的過程，有效克服了由學(xué)生操作不當(dāng)而致使的成功率下降的實(shí)驗(yàn)不足。

四、結(jié)束語

綜上所述，實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容作為化學(xué)學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，需要教師在課程教學(xué)展開過程中重視對(duì)其進(jìn)行微型化和綠色化的改進(jìn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的可操作性和安全系數(shù)，進(jìn)而有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)樂趣和實(shí)驗(yàn)參與意識(shí)，你高中學(xué)生良好化學(xué)創(chuàng)造性思維和核心素養(yǎng)的培育和開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

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