关于钠与水反应实验装置与操作的改进

张学为

摘 要：钠与水的化学反应实验是高中学生必须学习掌握的实验，由于钠与水的反应剧烈，存在一定的危险性。在分析以往实验和教材引用的案例的基础上，重新设计了实验装置，便于将实验进行完整的展示，在保证实验安全的基础上增加了实验的趣味性。

关键词：化学；实验；设计；创新

化学是以实验教学为基础的学科，钠与水反应是高中化学教材必修一（人教版）第三章第一节《金属的化学性质》中的一个重要实验。该实验操作简单、现象明显，但是反应剧烈，实验过程不易控制，有一定的危险性。很难将此化学实验进行完整的演示，学生不能全面观察现象、分析实验，不利于对学生观察和分析能力的提高。为此对现行的中学教材中钠与水反应实验进行了改进与创新设计，使实验更具可操作性、真实性和科学性。

一、现行的教材实验

1.实验原理

金属钠与水的反应是中学化学最常见的实验之一，是水中电离的氢离子从钠夺取电子产生氢原子并结合为氢气的过程。钠与水反应属于置换反应，反应化学方程式为式1。

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑（式1）

2.实验装置

实验装置如图1所示。

3.实验步骤

（1）先切一小块钠（绿豆大），用刺了小孔的铝箔包好；

（2）用镊子夹住，放在图中的试管口下（试管已装满水）；

（3）等试管集满气体时，用大拇指堵住试管口并从溶液中取出，向下移近酒精灯点燃；

（4）最后向烧杯中滴加无色的酚酞试液。

二、实验存在的问题

（1）将铝箔包住钠，用镊子夹住不能很好地展示实验现象，不利于对学生观察能力和分析能力的提高。

（2）该实验的最大缺点就在于该实验的操作较复杂，学生很难独立完成。

（3）对反应速率缺乏控制。实验很快，且还要将手伸入水中，不符合实验安全规范。

（4）铝箔包住钠会给学生带来思维上的干扰。有些学生认为是铝与热水反应产生的H2，造成思维上的误导。

（5）实验存在安全隐患，如果H2不纯的话，直接点燃会引起爆炸，并且该实验缺少趣味性。

三、实验改进思路

钠和水的反应现象和产物检验一次完成，并有效控制反应由快到慢。学生能全面地观察、分析實验，提高了课堂教学的效率。

四、改进后实验操作

具体操作步骤如下：

（1）从塑料瓶中往U玻璃管中注入滴有酚酞的蒸馏水，直至接近右端管口2～3cm，再在右端注入一定煤油。

（2）在胶塞上固定一根大头针，用针扎起一块黄豆粒大小的金属钠，盖紧胶塞先使金属钠浸没在煤油中，并慢慢将针头向下按使金属钠与水接触开始反应。

（3）待反应完全后，点燃火柴靠近右端玻璃尖嘴，并迅速用拇指挤压上端带玻璃珠的橡胶管（内有一颗小玻璃珠，结构与碱式滴定管的滴管口构造相同）。

（4）在导管口把气体点燃。

实验现象：钠在煤油和水之间浮动，在水面上有气泡，说明钠和水反应，钠的密度大于煤油的密度，小于水的密度。水溶液开始变红，说明有碱性物质生成。由于气体的生成，U形管右边（用作反应的一端）的液面会下降，而左端（不用作反应的一端）的液体将从漏斗口流进漏斗，这是因为钠与水反应生成的气体难溶于水。右边的气压增大，液面也随之下降，反应开始加速。由于煤油少，不能再阻止钠和水的充分接触反应，可明显地观察到钠和水剧烈的反应。钠浮在水面上，熔化成银白色的小球，四处游动，可听到微弱的嘶嘶声。同时液面迅速上升，收集到大量纯净的H2。

五、效果评价

（1）将化学实验完整地演示，学生全面地观察现象，分析实验，提高了学生观察能力和分析能力。

（2）对反应速率有效控制。反应由慢到快，反应现象观察和产生检验有序进行。

（3）避免铝箔包住会给学生带来思维上的干扰。

（4）H2的生成检验，燃烧时间较长，现象明显。

（5）实验环境安全，同时增加实验的趣味性。

参考文献：

[1]王刚，王喜贵.金属钠与水反应实验的创新改进[J].化学教学，2014（5）：54-55.

[2]彭运定.“钠与水反应实验改进”创新设计[J].发明与创新（中学生），2010（3）：14.

[3]陈梓钗，谭璐，周浩漫，等.钠与水反应实验的创新改进[J].中学化学教学参考，2015（9X）.

编辑 冯志强