鈉與水反應實驗的改進（3）

2010級本科生：鄭美霞

指導教師：衷明華

鈉與水反應的實驗在現行人教版高中化學實驗中占據重要的地位，通常這個實驗是由教師在課堂上演示完成的。實驗若不能順利進行，不僅會降低教師在學生心目中的威信，還直接影響學生學習化學的興趣。大多數教師在演示這個反應的時候都是按照教科書里的步驟：將小塊金屬鈉上的煤油擦干后直接投入到盛有水的水槽或燒杯中，雖然實驗現象非常明顯（浮、熔、游、嘶、紅），但是實際操作過程中還是容易出現以下問題：

（1）鈉的金屬性較強，與水反應劇烈，直接投入水中會出現鈉粒亂濺的現象。

（2）通過實驗，學生只能確認反應有氣體生成，實驗反應產生的氣體是氫氣這個結論對學生并不具說服力。

（3）實驗是在燒杯或水槽中進行的，較難收集氣體產物。氫氧化鈉為強堿，若用排水集氣法收集氣體，則會腐蝕操作者的手。

因此，筆者通過對鈉與水反應實驗進行研究和多次操作驗證，提出了本實驗方案，使上述問題得以解決。

一 實驗用品

（1）儀器：微型儀器1套、注射器1支、酒精燈1盞。

（2）藥品：鈉粒、酚酞試劑、肥皂水。

二 實驗裝置圖（省去鐵架臺及鐵夾）

三 實驗步驟及現象

（1）按上圖所示連接好實驗儀器，并檢驗裝置的氣密性。

（2）添加藥品：往微型氣體發生器里添加一定量的水，再加入2滴酚酞試劑，保證液體液面不與內套管底部接觸，再在內套管內加入鈉粒。注射器內留有一定體積的空氣，尖嘴管口蘸有肥皂水。

（3）慢慢推動注射器的推手，使微型氣體發生器內的液體與鈉粒接觸。反應有氣體生成時，尖嘴管口有氣泡逸出。通過點燃吹出的氣泡即可檢驗氣體的純度。若氫氣純凈，能聽到“噗”的一聲，若不純，則會有尖銳的爆鳴聲。此時微型氣體發生器內的液體由無色變成紅色。

（4）當聽到“噗”的一聲時，裝置中的空氣已被排盡。此時，將尖嘴管口移近酒精燈火焰時會看到尖嘴管口處安靜地燃燒著長條形的黃色火焰（這是由于玻璃中含有鈉元素）。反應結束后觸摸微型氣體發生器，有發熱的感覺。

四 實驗成敗的關鍵

（1）實驗過程中要確保實驗裝置的氣密性良好，否則收集不到純凈的氫氣。

（2）加入試劑時，微型氣體發生器內的內套管必須是干燥的，確保實驗一開始現象就很明顯。

（3）尖嘴管的口徑不宜太大，否則氫氣的燃燒時間就會過短。

（4）在實驗過程中，需根據氣體的產生速率隨時調節注射器的推手，控制反應速率。若反應速率太慢，氫氣燃燒現象就會不明顯；反應速率太快，微型氣體發生器內的金屬鈉會自燃。

五 改進實驗的優點

（1）利用微型儀器，實驗藥品用量少，環保且安全。

（2）實驗儀器簡單，實驗時間較短，現象明顯，不僅適合教師在課堂上演示，也適合學生自主進行實驗。

（3）實驗裝置氣密性的檢查方便、簡單且可靠。手輕輕一按，根據尖嘴管處肥皂水是否冒泡即可判斷裝置的氣密性是否良好。

（4）反應裝置中，鈉粒與水的反應在微型氣體發生器中進行，避免了鈉粒亂濺、收集氣體時腐蝕手等情況的發生。同時，通過巧妙調節注射器內的空氣，可隨時控制鈉粒與液體液面的接觸，從而控制反應的進行與停止。

（5）驗證了產生的氣體就是氫氣以及鈉和水的反應是放熱反應。

本實驗除了具備以上優點外，還將物理知識和化學知識有力地結合起來（利用物理學科中的大氣壓知識，有效地解決了化學實驗中控制反應速率的問題），真正達到了提高學生科學素養的要求，值得推廣。