基于绿色化学的钠与氯气的实验探究

刘海毅　高靓

摘 要 为完善教材中钠与氯气的实验方法，将教材中无法密封，氯气易外漏的敞开实验改为封闭化、一体化、集约化的实验装置，便于实验开展的同时，有利于学生更清晰更安全地观察反应过程。实验结束后用注射器加入氢氧化钠以吸收未被反应的氯气，使绿色环保的化学的思想在教学实践中得以应用。借助生活中常见的注射器和青霉素瓶，不但降低了实验成本，而且有利于学生分组实验的开展。实验现象明顯，操作简单、安全性强，能取得良好的实验效果。为化学课堂教学和实验创新提供了有益的参考和启发。

关键词 实验探究 氯气 注射器 封闭化 绿色环保

中图分类号：G642 文献标识码：A

钠与氯气的实验是人教版《必修 2》中重要实验之一。本实验作为教学的重要辅助手段，意在强化学生的直观感受，加深对活泼金属与活泼非金属反应原理的理解。

1问题的提出

教材实验：“取一块绿豆大的金属钠（切去氧化层），用滤纸吸净煤油，放在石棉网上，用酒精灯微热，将盛有氯气的集气瓶倒扣在钠的上方，观察现象”。在化学必修二实验教学中，本实验是通过观察实验现象达到对实验反应的认识。但实验装置（图1）存在一定的不足：

（1）反应装置无法密封，氯气易外漏，直接威胁师生的身心健康，不符合实验安全和绿色化学的要求；

（2）反应结束后，未反应的氯气很难处理；

（3）氯气需事先制备、收集，实验准备周期较长，不便于实验的开展。

2实验的探究

2.1探究思路

探究实验立足于教材经典实验，按照教材中学生分组要求，从触发反应条件和氯气制备实验出发，从生活生产选材，寻找成本低，效果好的实验材料，尝试进行废气处理。生活中常见的注射器和青霉素瓶为实验改进提供了最初的灵感。

2.2探究实验

2.2.1实验装置

结合教材氯气的发生装置（图2），搭建一套完整的反应装置（图3），通过改进，设计成如图4的改进实验装置。

2.2.2实验改进

（1）改进实验设计，从生活中选材，用装有水的注射器代替酒精灯，用小烧杯作反应的发生装置；

（2）用注射器向装有氯酸钾的青霉素瓶中滴加盐酸，使氯气的制备装置和反应装置合二为一；

（3）利用注射器向反应瓶中加入氢氧化钠，吸收废气。

2.2.3 实验过程

（1）连接好装置（图4），用注射器向装有氯酸钾的玻璃瓶中加入少量的盐酸。

（2）当观察到黄绿色气体充满整个集气瓶后，用装有水的注射器向载有小块钠的陶瓷片上滴加一滴水。

这样可除去钠表面的氧化膜并释放出热量，从而触发反应的发生。

（3）观察到黄色火焰，钠剧烈燃烧。冷却观察到烧杯内壁上有白色氯化钠固体。

（4） 反应结束后，用注射器向烧杯中注入少量氢氧化钠，吸收未被反应的氯气。

3实验的优点

（1）改进反应装置，使实验装置微型化、一体化、集约化

（2）巧用注射器滴水即除去了金属钠表面的氧化层又提供了反应的热。

（3）将教材中的开放体系改为一个相对封闭的体系，实现了实验的绿色化，学生可以更清晰更安全地观察反应过程，从而利于学生探讨成键的方式。

（4）实验装置简单，不仅适合于课堂演示，而且适合学生分组实验。

4结语

通过实验探究，改进实验依托于教材，实验一体化、微型化、集约化，让学生从观察氯气生成的喜悦中，走入到钠与氯气反应的观察中，最后进入反应本质的探讨中；改进实验操作简单现象明显，安全环保，完全杜绝了有毒有害气体对环境的污染，使安全环保的化学的思想在教学实践中得以应用。

参考文献

[1] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学2（必修）第三版[M].北京：人民教育出版社，2010：57+74.

[2] 王磊，陈光巨，王明召.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）3版[M].济南：山东科学技术出版社，2007：13-15.

[3] 王文娟.基于自封袋和塑料点滴板的氯气性质实验设计[J].化学教育，2017（17）：60-63.