钠与硫爆炸反应实验的设计

王培明+齐俊林

摘要：为拓展演示实验内容，利用塑料油桶、玻璃棒、燃烧匙、金属钠和硫粉等材料，设计了钠与硫爆炸反应实验装置及方法。利用该方案，可使实验能在安全可控条件下进行，学生能观察到反应爆炸时发出强烈的火光，同时又能避免反应产物对环境的污染。实践表明，该实验能够极大地激发学生学习兴趣，培养学生创新意识，增强学生对知识的感性认识。

关键词：钠；硫；演示实验设计；化学实验教学

文章编号：1005–6629（2015）1–0055–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

钠与硫的反应是高中化学中的重要反应，也是硫的化学性质的重要特征反应。但由于钠与硫的反应比较剧烈，容易发生爆炸，且污染环境，因此现行教材中没有介绍该实验的操作方法，致使许多教师一般也不敢轻易做该演示实验。笔者在讲课时发现学生对演示实验有着浓烈的兴趣。例如：学生对现行高中化学教材[1]“钠在空气中燃烧实验”就非常感兴趣。为此，我们对钠与硫反应实验也进行了潜心研究，并取得了突破性进展。现将研究结果介绍如下，以供参考。

1 原理分析

由于金属钠的化学性质很活泼，能与很多非金属直接化合。钠与硫在微热或研磨条件下很容易发生反应，反应很剧烈，甚至发生爆炸，生成硫化钠。笔者也曾拜读过某些学术期刊上有关该实验的方法[2，3]。他们采用钠与水反应发热引发该反应，但是这些方法产生的副产物二氧化硫污染教学环境或者反应物过多会给实验造成干扰，学生会认为反应物不只是钠与硫，其实还有水。笔者采用灼热的玻璃棒引发实验，简便易行，避免干扰因素；采用透明塑料桶做防护罩，既不影响现象观察，又避免爆炸带来的危险；同时将反应物、生成物及副产物封闭，最后有害气体被碳酸钠溶液吸收，起到消除环境污染的作用。

2 实验设计

2.1 实验用品

去底塑料油桶（5L）1个（如图2所示）、塑料水槽1个、6号橡胶塞1个、玻璃棒2根、燃烧匙1个、酒精灯1盏、火柴1盒、玻璃片、小刀、打孔器、剪刀、烧杯（50mL）1只、胶头滴管1支、试管1支。

金属钠、硫粉、10%碳酸钠溶液、醋酸铅溶液、蒸馏水、凡士林。

2.2 实验材料的加工

2.2.1 橡胶塞的加工

取1个6号橡胶塞，在中央用打孔器打一个直径比玻璃棒直径略小的圆孔，然后插入玻璃棒。

从橡胶塞的小头端插入燃烧匙的金属柄，在胶塞外面将金属柄弯成一个直角弯（如图3所示），将与胶塞接触处的燃烧匙的金属柄上涂上凡士林。

2.2.2 塑料油桶的加工

取容积为5L塑料油桶，剪掉底部。用直径较大的打孔器在距下边缘0～8cm范围的侧壁上打出若干个小孔，将侧壁底边用剪刀剪成锯齿状（如图4所示）。

2.2.3 金属钠的加工

取绿豆粒大小的金属钠，去掉表面氧化物后，用小刀在玻璃片上将其切成碎屑。

2.3 实验装置

燃烧匙内为金属钠的碎屑（绿豆粒大小金属钠切成）和1g左右的硫粉的混合物；水槽中盛有10%的碳酸钠溶液，使去底塑料桶侧面上的小孔全部被浸没；与胶塞接触处燃烧匙的金属柄上涂有凡士林，以减小上下移动和转动时的摩擦力（如图5所示）。

2.4 实验方法及其现象

（1）取下带有玻璃棒、燃烧匙的橡胶塞（如图3所示），摇动燃烧匙的金属柄使之带动燃烧匙水平旋转180°，使燃烧匙的凹部背离玻璃棒（如图6所示）。然后在燃烧匙内加入金属钠碎屑和硫粉的混合物，上提燃烧匙的金属柄，使燃烧匙内的药品靠近胶塞（如图7所示）。

（2）点燃酒精灯，用酒精灯加热玻璃棒的下端，当其红热时，立即将橡胶塞上燃烧匙的金属柄向下移动，使燃烧匙移至玻璃棒下方1～2cm处（如图8所示），水平旋转燃烧匙的金属摇柄180°，使玻璃棒下端正对着燃烧匙内的药品但不接触（如图9所示），将该胶塞迅速塞紧到无底塑料油桶的桶口处；迅速上提燃烧匙的金属柄，使红热的玻璃棒下端与钠和硫的混合物接触（如图5所示），片刻，可观察到火光一闪，钠与硫发生反应（2Na+S=Na2S），同时听到“砰”的一声爆炸声（无底塑料油桶不会炸破）；生成的副产物二氧化硫气体可被碳酸钠溶液吸收掉。

（3）将燃烧匙内的生成物转移到盛有30mL蒸馏水的小烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，静止片刻后，用胶头滴管从小烧杯的液面下方吸取少量澄清液，并将其滴入到盛有醋酸铅溶液的试管中，可以观察到试管中有黑色沉淀生成[Pb（CH3COO）2+Na2S=PbS↓+ 2CH3COONa]，由此说明钠与硫反应生成了硫化钠。

3 实验说明

（1）金属钠碎屑和硫粉混合要均匀，用量千万不要太多（绿豆粒大小金属钠和1g左右的硫粉），防止爆炸强度过大。

（2）实验所用水槽和防护罩（无底塑料油桶）都是塑料制品，可以大大降低实验的危险性。

（3）无底塑料油桶上打孔、底边剪成锯齿状，可减少爆炸时对防护罩的冲击力。

（4）用10%碳酸钠溶液代替氢氧化钠溶液吸收副产物二氧化硫，以减少溅出时对人体的伤害。

参考文献：

[1]人民教育出版社化学室编著.全日制普通高级中学教科书·化学（第一册）（必修）[M].北京：人民教育出版社，2003：29.

[2]乔红元.钠与硫反应实验研究[J].化学教学，2005，（4）：6～7.

[3]贾同全.钠和硫反应实验的微量化设计[J].化学教学，2012，（8）：47，50.