钠与水反应实验的改进

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  钠与水反应的实验是高中化学重要的实验之一,人教版普通高中课程标准实验教科书化学必修1模块第49页至第50页中介绍了该实验:在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块绿豆大的钠放入水中。你看到什么现象?
  按教材的实验方案,学生可观察到“钠浮在水面上,熔成小球,小球四处游动,发出嘶嘶的响声,最后消失,溶液变红”的现象,见图1。
  在实验过程中,我发现该实验存在以下不足。
  1.钠与水反应非常剧烈,存在一定的安全隐患。如果煤油没有用滤纸完全吸干或钠的用量稍大,在钠与水反应的过程中会有火星产生。
  2.不能直接观察到气体产生,无法对产生的气体进行收集和验证。为了收集并验证气体,必须设计另外一套装置,即用一小块铝箔包住金属钠,用大头针在铝箔上穿几个小孔,再用排水法收集后验纯。
  该方案在实际操作中,金属钠易从铝箔中脱落,浮出水面,导致实验失败。金属钠的量较难控制,量过少不能集满氢气,过多又有安全隐患。
  一、改进设想
  很多人都对该实验进行了深入研究及实验改进,主要集中在对反应装置、点燃方式、反应速率的改进。
  在众多改进实验中也出现了一些不足之处,如所用装置实验室不常用、不便于普及、装置结构复杂、费用高、难以从实验本身得到正确结论等。
  在实验室中,我注意到一些废弃的仪器,并受注射器类玩具的启发,脑海里有了改进钠与水反应实验的设想。改进后的实验装置见图2(省略试管夹和烧杯)。
  二、实验用品
  实验器材:废试管、注射器、试管夹、铁丝、镊子、滤纸、小刀、酒精灯、500mL烧杯、橡胶塞。
  实验药品:金属钠、酚酞溶液、蒸馏水。
  三、实验步骤
  1.将废试管底部打破,作为反应容器。
  2.选取大小合适的橡胶塞,将注射器针头插入橡胶塞,橡胶塞底部插入一小截铁丝,铁丝弯成鱼钩状。
  3.切约为绿豆1/2大小的金属钠,用滤纸吸干表面的煤油后,用镊子将钠穿在铁丝上,将铁丝弯成闭合的圆形。
  4.在烧杯中装满蒸馏水,用试管夹夹好破底的试管,试管稍倾斜以保证浸满水,并滴入两滴酚酞溶液。
  5.用橡胶塞快速塞紧试管,钠接触水开始反应,试管内液面下降,说明产生大量气体,待反应结束后用注射器抽取气体,在酒精灯外焰上点燃,罩在干冷的烧杯内。烧杯壁上出现水珠,说明产生的气体是氢气。试管内的溶液变红,说明产生了碱性物质。
  四、优点和不足
  1.优点
  本实验装置简单,将废试管再次利用,经济节约。金属钠的用量少,反应较安全。反应前试管内充满水,产生的气体不需要验纯,可直接点燃。用注射器点燃氢气,操作简单,现象明显,充满趣味。随着实验的完成,反应生成物也及时得以验证。
  2.不足
  要满足多人同时做该实验,难以找到大量的废试管,而且将废试管破碎过程中,存在一定的安全隐患。在开始反应的瞬间,插入橡胶塞的速度要快,且对注射器的密闭性要求较高,否则混入了空气也会带来安全隐患。
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