钠与水反应实验方案的创新设计

杨松林　王后雄

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。