钠与水反应微型实验创新设计

康晓丹　衷明华

【摘 要】 利用微型实验具有的实验装置简单便捷、试剂用量少、安全性高、成本低等特点，从而实现对钠与水反应以及对其性质的探究的一体化改进。

【关键词】 钠与水；性质；微型实验改进

【中图分类号】G64.25 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）18-0-01

一、设计思路

钠与水的反应实验是中学化学重点实验项目之一，而现行人教版全日制普通高中教科书化学必修一关于钠与水反应的实验装置存在以下不足：一是敞口进行，存在安全隐患。钠与水的反应没有专门的反应容器，而反应在敞口的烧杯或培养皿中进行，由于钠与水的反应比较剧烈，钠容易溅出反应容器，存在着一定的安全隐患。二是气体不易收集。在用排水法收集氢气时，需要将盛满水的试管倒置于烧杯内，但水容易溢出来，使操作不便。此外，要把手伸进烧杯中，而钠与水反应生成的氢氧化钠溶液有腐蚀性，易腐蚀皮肤。三是影响实验结论的准确性。因为钠被铝箔包裹，而钠与水反应的产物氢氧化钠能与铝箔反应生成氢气，干扰了钠与水反应产生的气体是氢气这一结论。四是无法进行重复性实验，浪费药品。实验过程把钠与水的反应和气体的收集、检验进行分离，而钠与水反应迅速，一次实验学生无法很好地观察到所有的实验现象，既浪费时间，又浪费药品，给准备工作和实际操作带来了许多麻烦。

为了加强实验的安全性、操作的简便性、用品的节约性和实验现象的明显性，培养学生的创新思维，笔者对实验做了如下创新设计并引入微型化学实验。微型化学实验是在微小仪器中用尽可能少的试剂（常规的十分之一至千分之一）来进行化学实验，它是绿色化学的重要组成及新世纪化学教学改革趋势之一。既可以由教师进行演示探究也可以让学生开展分组实验。

二、实验设计

（一）实验药品及仪器：金属钠、煤油、酚酞试液、蒸馏水；5ml注射器一支、具支试管、导管、小烧杯、橡胶管、小刀、火柴等。

（二）实验装置

（三）实验步骤

1、检查装置的气密性。

2、在具支试管中放入擦干净的钠粒并注入煤油（煤油刚好没过钠粒），在注射器中吸入滴加酚酞的蒸馏水3mL。

3、如图连接好装置（用石蜡封好可能漏气处）。

4、向下推动注射器，向盛有煤油和钠粒的具支试管中推入加含酚酞试液的蒸馏水。

5、反应1～2min后，用燃着的火柴直接靠近小烧杯口。

（四）实验现象

1、在实验前，银白色的钠粒在煤油中，不与煤油反应。

2、当向反应容器中加入蒸馏水时，蒸馏水进入下层，钠粒立即浮于水面层之上、煤油层之下，并且钠粒在水层面上翻滚游动，逐渐熔化成闪亮的银白色金属小球，并能听到反应的“嘶嘶”声。煤油层中有大量的气泡出现，蒸馏水层由无色逐渐变成红色。

3、当用燃着的火柴靠近尖嘴管口时时，发出淡蓝色火焰并且伴随小而尖锐的爆鸣声。

（五）实验结论

1.钠在煤油中逐渐下沉至水面，与水反应，熔成小球，说明钠的密度大于煤油而小于水，熔点低，且与水反应是放热反应。

2.钠粒在水层面上翻滚游动且有大量的气泡出现，说明反应生成气体（氢气或氧气）。因为气体燃烧时外焰呈淡蓝色火焰，并且伴随爆鸣声，说明是氢气生成。

3.滴有酚酞试液的蒸馏水变成红色，说明有碱生成，根据参与反应的物质所含元素分析可知一定是氢氧化钠。

反应方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

三、实验设计反思

该方案的主要优点：

1、微型实验，顾名思义，该实验装置小巧，操作简便，成功率高，特别有利于条件差的学校开展实验。

2、该设计通过一个实验即可完成教材中两个实验的内容，既节省药品和实验时间，方便师生准备，又可利用钠、水、煤油三者的密度关系提高实验的趣味性。同时，由于实验现象新颖，便于学生反复观察，能加深直观印象，提高感性认识。

3、在该实验过程中，由于有煤油层起缓冲作用，实验反应平稳、安全可靠、现象明显。

4、实验内涵丰富，设计在较大程度上融合了金属钠的物理性质，解决了钠与水反应的各种问题，省去了原实验中用排水法收集氢气的操作，将气体生成、产物检验、爆鸣实验集于一起，既可作为教师课堂演示实验，又可作为学生探究实验，还可作为学生分组实验，对启发学生的发散思维、培养学生的创新能力具有积极作用。