鈉與水探究實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

吳子瑞

摘要：經(jīng)過(guò)多次探究并不斷改進(jìn)鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。使用裁剪好的塑料泡沫板為載體將原來(lái)敞開(kāi)的實(shí)驗(yàn)裝置改為相對(duì)封閉的實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)出一套集“反應(yīng)”與“產(chǎn)物檢驗(yàn)”于一體的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、安全、有趣味且現(xiàn)象明顯。

關(guān)鍵詞：探究實(shí)驗(yàn);鈉與水反應(yīng)：證據(jù)獲取

文章編號(hào)：1008-0546（ 2022）09x-0095-01 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.09x.025

一、問(wèn)題的提出

甘肅省于2021年9月加入新高考的隊(duì)伍，開(kāi)始使用人教版2019年第1版普通高中教科書(shū)《化學(xué)》。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，新教材《化學(xué)必修第一冊(cè)》將人教版2007版中鈉與水反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)改為了探究實(shí)驗(yàn)，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和證據(jù)推理能力，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。筆者在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)鈉與水反應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程過(guò)于簡(jiǎn)單，不利于培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)獲取能力，且在實(shí)際操作中可能會(huì)引發(fā)安全事故。

教材中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是這樣描述的：在燒杯中加入一些水，滴人幾滴酚酞溶液，然后把一塊綠豆大的鈉放入水中。[1]筆者認(rèn)為鈉與水反應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：教材中描述“在燒杯里加一些水”，那么加多少水合適？由于鈉與水反應(yīng)劇烈，鈉塊或者液體有時(shí)會(huì)飛濺到燒杯外面，但實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有采取任何防護(hù)措施，怎么防護(hù)？另外，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體沒(méi)有經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)直接以化學(xué)方程式呈現(xiàn)出來(lái)，利于學(xué)生獲取證據(jù)能力的培養(yǎng)嗎？怎樣才能彌補(bǔ)該探究實(shí)驗(yàn)的不足呢？筆者經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)并不斷改進(jìn)，嘗試通過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)來(lái)彌補(bǔ)該探究實(shí)驗(yàn)的不足之處。

二、實(shí)驗(yàn)用品

1.儀器：500 mL燒杯1個(gè)、裁剪略小于燒杯內(nèi)徑的塑料泡沫板一塊（打好2孔）、12號(hào)注射器針頭、鑷子、小刀、玻璃片、膠頭滴管、濾紙、火柴。

2.藥品：鈉、蒸餾水、酚酞試劑、肥皂水。

三、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

鈉與水反應(yīng)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

四、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1.在燒杯中加入蒸餾水，以不超過(guò)燒杯體積的2/3為宜，然后滴入2-3滴酚酞試劑。 2.將12號(hào)注射器針頭尾端插入塑料泡沫板打好的小孔上，然后把塑料泡沫板按入燒杯，有針頭的一面朝上，盡量縮小塑料泡沫板與水面之間的空間趕走空氣，[2]最后用膠頭滴管吸取肥皂水滴加在塑料泡沫板與燒杯的縫隙處使之形成液封。

3.用鑷子夾取一塊金屬鈉并用濾紙擦干表面的煤油，用小刀將鈉塊切割成黃豆粒大小，將鈉塊從泡沫板中間的小孔處投入燒杯，迅速在小孔周?chē)磕ǚ试硭?，從小孔出?lái)的空氣與肥皂水形成肥皂泡從而蓋住小孔。同時(shí)在燒杯內(nèi)觀察到：“浮”“熔”“游”“嘶”“紅”的經(jīng)典現(xiàn)象（見(jiàn)圖2）。

4.將點(diǎn)燃的火柴靠近塑料泡沫板中間小孔處的肥皂泡，可以聽(tīng)到“啪”的爆鳴聲或“噗”的響聲，[3]反復(fù)操作幾次等待爆鳴聲減弱后在針頭處點(diǎn)燃?xì)怏w，可看到該氣體安靜地燃燒，從而檢驗(yàn)出該氣體是氫氣（見(jiàn)圖3）。

五、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.鈉塊以黃豆粒大小為宜，太大會(huì)因反應(yīng)劇烈而爆炸，太小影響氣體檢驗(yàn);燒杯中加水不宜超過(guò)2/3，否則塑料泡沫板上方預(yù)留空間過(guò)小會(huì)使產(chǎn)生的肥皂泡四處亂飛。

2.使用塑料泡沫板的優(yōu)點(diǎn)：形成相對(duì)封閉的空間，防止鈉塊及液體飛濺出燒杯傷人;方便控制燒杯內(nèi)剩余空氣量，防止點(diǎn)燃?xì)錃鈺r(shí)發(fā)生爆炸，同時(shí)做檢驗(yàn)氫氣的載體。

3.反應(yīng)生成的氫氣形成肥皂泡，既能形成液封防止氫氣逸出過(guò)快，又能驗(yàn)純氫氣防止檢驗(yàn)氫氣時(shí)發(fā)生爆炸。

4.該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)現(xiàn)象明顯，不僅能觀察到鈉與水反應(yīng)的經(jīng)典現(xiàn)象，還能對(duì)反應(yīng)生成的氫氣進(jìn)行驗(yàn)純、點(diǎn)燃，保證了實(shí)驗(yàn)的完整性，有利于學(xué)生證據(jù)獲取能力的培養(yǎng)。

5.該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)所用材料簡(jiǎn)單環(huán)保，組裝方便、操作簡(jiǎn)單，成功率較高且富有趣味。

參考文獻(xiàn)

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心，普通高中教科書(shū)（化學(xué)必修第一冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2] 高霞，鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（14）：74.

[3] 李杰，鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（02）：55.