钠与水反应实验的改进（3）

2010级本科生：郑美霞

指导教师：衷明华

钠与水反应的实验在现行人教版高中化学实验中占据重要的地位，通常这个实验是由教师在课堂上演示完成的。实验若不能顺利进行，不仅会降低教师在学生心目中的威信，还直接影响学生学习化学的兴趣。大多数教师在演示这个反应的时候都是按照教科书里的步骤：将小块金属钠上的煤油擦干后直接投入到盛有水的水槽或烧杯中，虽然实验现象非常明显（浮、熔、游、嘶、红），但是实际操作过程中还是容易出现以下问题：

（1）钠的金属性较强，与水反应剧烈，直接投入水中会出现钠粒乱溅的现象。

（2）通过实验，学生只能确认反应有气体生成，实验反应产生的气体是氢气这个结论对学生并不具说服力。

（3）实验是在烧杯或水槽中进行的，较难收集气体产物。氢氧化钠为强碱，若用排水集气法收集气体，则会腐蚀操作者的手。

因此，笔者通过对钠与水反应实验进行研究和多次操作验证，提出了本实验方案，使上述问题得以解决。

一 实验用品

（1）仪器：微型仪器1套、注射器1支、酒精灯1盏。

（2）药品：钠粒、酚酞试剂、肥皂水。

二 实验装置图（省去铁架台及铁夹）

三 实验步骤及现象

（1）按上图所示连接好实验仪器，并检验装置的气密性。

（2）添加药品：往微型气体发生器里添加一定量的水，再加入2滴酚酞试剂，保证液体液面不与内套管底部接触，再在内套管内加入钠粒。注射器内留有一定体积的空气，尖嘴管口蘸有肥皂水。

（3）慢慢推动注射器的推手，使微型气体发生器内的液体与钠粒接触。反应有气体生成时，尖嘴管口有气泡逸出。通过点燃吹出的气泡即可检验气体的纯度。若氢气纯净，能听到“噗”的一声，若不纯，则会有尖锐的爆鸣声。此时微型气体发生器内的液体由无色变成红色。

（4）当听到“噗”的一声时，装置中的空气已被排尽。此时，将尖嘴管口移近酒精灯火焰时会看到尖嘴管口处安静地燃烧着长条形的黄色火焰（这是由于玻璃中含有钠元素）。反应结束后触摸微型气体发生器，有发热的感觉。

四 实验成败的关键

（1）实验过程中要确保实验装置的气密性良好，否则收集不到纯净的氢气。

（2）加入试剂时，微型气体发生器内的内套管必须是干燥的，确保实验一开始现象就很明显。

（3）尖嘴管的口径不宜太大，否则氢气的燃烧时间就会过短。

（4）在实验过程中，需根据气体的产生速率随时调节注射器的推手，控制反应速率。若反应速率太慢，氢气燃烧现象就会不明显；反应速率太快，微型气体发生器内的金属钠会自燃。

五 改进实验的优点

（1）利用微型仪器，实验药品用量少，环保且安全。

（2）实验仪器简单，实验时间较短，现象明显，不仅适合教师在课堂上演示，也适合学生自主进行实验。

（3）实验装置气密性的检查方便、简单且可靠。手轻轻一按，根据尖嘴管处肥皂水是否冒泡即可判断装置的气密性是否良好。

（4）反应装置中，钠粒与水的反应在微型气体发生器中进行，避免了钠粒乱溅、收集气体时腐蚀手等情况的发生。同时，通过巧妙调节注射器内的空气，可随时控制钠粒与液体液面的接触，从而控制反应的进行与停止。

（5）验证了产生的气体就是氢气以及钠和水的反应是放热反应。

本实验除了具备以上优点外，还将物理知识和化学知识有力地结合起来（利用物理学科中的大气压知识，有效地解决了化学实验中控制反应速率的问题），真正达到了提高学生科学素养的要求，值得推广。