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一、原实验存在的不足
钠与水反应的实验是人教版高中课程标准实验教科书必修化学1中第三章“金属的化学性质”中的实验。
教科书上的装置和方法,存在着明显不足:
(1)反应不具有可控性。钠与水的反应非常剧烈,在短时间内结束,无法控制反应的速度,不利于学生仔细观察实验现象。
(2)反应不具有安全性。实验没有专用的反应容器,而是在敞口的烧杯或培养皿中进行,极易造成钠溅出而发生危险。
(3)反应不具有精确性。实验中对于生成物氢气的判断,只是通过实验现象(游、嘶等)经验式地推测,不能确切验证氢气的存在。
二、创新设计
1.实验用品
仪器:圆底烧瓶(250 mL)、分液漏斗(100 mL以上)、带导气管的双孔塞、导气管、橡胶管、尖嘴管、止水夹、铁架台(带夹子、铁圈)、酒精灯、小烧杯
药品:钠、蒸馏水、煤油、酚酞溶液
2.实验装置图1
实验装置如图1所示。
3.实验步骤
(1)检验装置的气密性。关闭分液漏斗活塞,打开导气管上的止水夹,并将导气管放入盛有水的烧杯中,然后用酒精灯加热烧瓶,如果导气管有气泡产生,移去酒精灯,导气管有回流液柱,则装置气密性良好。
(2)向烧瓶中加入煤油(约为烧瓶颈部体积),放入金属钠(约绿豆粒大小),然后塞上橡胶塞。
(3)打开分液漏斗旋塞和止水夹,通过分液漏斗向烧瓶中迅速加入滴有2~3滴酚酞溶液的蒸馏水,使液面到达烧瓶橡胶塞处,充分排出烧瓶内空气,关闭止水夹。
(4)观察实验现象。钠块与水反应熔成银色的小球,并伴有气泡冒出,在气泡的推动下,钠在煤油和水的界面处上下浮动,同时可观察到水溶液变成红色。随着反应的进行,生成的气体逐渐增多,液体回流至分液漏斗,烧瓶内液面下降,当降至烧瓶颈部以下时,煤油层液面变薄,钠与水接触时间延长,发生剧烈的反应。
(5)关闭分液漏斗的旋塞,打开止水夹,收集一小试管气体验纯(由于反应前烧瓶内空气被排空,验纯也可省去),然后点燃尖嘴管处的气体,火焰呈淡蓝色,在火焰上方罩上一个干燥的小烧杯,可发现烧杯上有液滴生成,说明生成的气体为氢气。
4.注意事项
(1)加入煤油的量不宜过多(待加入蒸馏水后,煤油的量恰好充满烧瓶颈部),以免影响对钠与水剧烈反应现象的观察。
(2)加蒸馏水之前,分液漏斗要伸入到煤油液面以下,反应过程中要保证分液漏斗始终在液面以下。
(3)加蒸馏水之前要打开止水夹,打开分液漏斗的旋塞;加蒸馏水后迅速关闭止水夹;点燃氢气之前要关闭分液漏斗的旋塞,打开止水夹。
(4)一定要尽可能地将空气排尽。
5.实验优缺点
(1)优点
①现象明显,利于观察。有效控制了反应速度,使学生可以清楚、细致地观察到钠与水反应的实验现象;另外,随着反应进行,钠与水的接触时间延长,学生可观察到钠与水剧烈反应的现象。
②容器封闭,安全可靠。采用玻璃烧瓶,既避免了迸溅的发生,又降低了使用塑料反应容器易被烧坏的危险。虽然依然使用玻璃仪器,但反应在隔绝空气的条件下进行,避免了爆炸的发生。
钠与水反应的实验是人教版高中课程标准实验教科书必修化学1中第三章“金属的化学性质”中的实验。
教科书上的装置和方法,存在着明显不足:
(1)反应不具有可控性。钠与水的反应非常剧烈,在短时间内结束,无法控制反应的速度,不利于学生仔细观察实验现象。
(2)反应不具有安全性。实验没有专用的反应容器,而是在敞口的烧杯或培养皿中进行,极易造成钠溅出而发生危险。
(3)反应不具有精确性。实验中对于生成物氢气的判断,只是通过实验现象(游、嘶等)经验式地推测,不能确切验证氢气的存在。
二、创新设计
1.实验用品
仪器:圆底烧瓶(250 mL)、分液漏斗(100 mL以上)、带导气管的双孔塞、导气管、橡胶管、尖嘴管、止水夹、铁架台(带夹子、铁圈)、酒精灯、小烧杯
药品:钠、蒸馏水、煤油、酚酞溶液
2.实验装置图1
实验装置如图1所示。
3.实验步骤
(1)检验装置的气密性。关闭分液漏斗活塞,打开导气管上的止水夹,并将导气管放入盛有水的烧杯中,然后用酒精灯加热烧瓶,如果导气管有气泡产生,移去酒精灯,导气管有回流液柱,则装置气密性良好。
(2)向烧瓶中加入煤油(约为烧瓶颈部体积),放入金属钠(约绿豆粒大小),然后塞上橡胶塞。
(3)打开分液漏斗旋塞和止水夹,通过分液漏斗向烧瓶中迅速加入滴有2~3滴酚酞溶液的蒸馏水,使液面到达烧瓶橡胶塞处,充分排出烧瓶内空气,关闭止水夹。
(4)观察实验现象。钠块与水反应熔成银色的小球,并伴有气泡冒出,在气泡的推动下,钠在煤油和水的界面处上下浮动,同时可观察到水溶液变成红色。随着反应的进行,生成的气体逐渐增多,液体回流至分液漏斗,烧瓶内液面下降,当降至烧瓶颈部以下时,煤油层液面变薄,钠与水接触时间延长,发生剧烈的反应。
(5)关闭分液漏斗的旋塞,打开止水夹,收集一小试管气体验纯(由于反应前烧瓶内空气被排空,验纯也可省去),然后点燃尖嘴管处的气体,火焰呈淡蓝色,在火焰上方罩上一个干燥的小烧杯,可发现烧杯上有液滴生成,说明生成的气体为氢气。
4.注意事项
(1)加入煤油的量不宜过多(待加入蒸馏水后,煤油的量恰好充满烧瓶颈部),以免影响对钠与水剧烈反应现象的观察。
(2)加蒸馏水之前,分液漏斗要伸入到煤油液面以下,反应过程中要保证分液漏斗始终在液面以下。
(3)加蒸馏水之前要打开止水夹,打开分液漏斗的旋塞;加蒸馏水后迅速关闭止水夹;点燃氢气之前要关闭分液漏斗的旋塞,打开止水夹。
(4)一定要尽可能地将空气排尽。
5.实验优缺点
(1)优点
①现象明显,利于观察。有效控制了反应速度,使学生可以清楚、细致地观察到钠与水反应的实验现象;另外,随着反应进行,钠与水的接触时间延长,学生可观察到钠与水剧烈反应的现象。
②容器封闭,安全可靠。采用玻璃烧瓶,既避免了迸溅的发生,又降低了使用塑料反应容器易被烧坏的危险。虽然依然使用玻璃仪器,但反应在隔绝空气的条件下进行,避免了爆炸的发生。