金屬鈉和水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的研究與改進(jìn)

1、金屬鈉和水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的研究與改進(jìn)（一）金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法一1、實(shí)驗(yàn)用品硬質(zhì)玻璃兩通管、試管、鐵架臺(tái)、單孔塞、玻璃導(dǎo)管、尖嘴管、橡膠管、細(xì)鐵絲、鋁箔、彈簧夾、漏斗、火柴等。金屬鈉、酚酞試液、水。2、實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1）圖13、實(shí)驗(yàn)的具體操作和現(xiàn)象（1）先將硬質(zhì)玻璃管內(nèi)注滿水并滴加數(shù)滴無(wú)色酚酞試液。（2）將金屬鈉用鋁箔包好，并在鋁箔上刺些小孔，然后按圖用細(xì)鐵絲固定在膠塞上。金屬鈉開(kāi)始與水反應(yīng)，這時(shí)可以看到試管內(nèi)的液面下降，水從無(wú)色變?yōu)榧t色，而右邊導(dǎo)管中的液面上升。說(shuō)明有氣體產(chǎn)生，并有氫氧化鈉生成。（3）硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的液面隨氣體的增多繼續(xù)下降到低于金屬鈉時(shí)，反應(yīng)基本停止。此時(shí)可打開(kāi)止水夾，在尖

2、嘴管口點(diǎn)火，可見(jiàn)到明顯的黃色火焰（因玻璃中含有鈉元素），證明產(chǎn)生的氣體為可燃性的氫氣。（4）隨著氫氣的燃燒，試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，右邊導(dǎo)管中的液面下降，試管內(nèi)的液面上升，至與金屬鈉接觸時(shí)，反應(yīng)又繼續(xù)進(jìn)行，故用同一顆粒金屬鈉，可反復(fù)幾次進(jìn)行試驗(yàn)。（5）用排空氣法收集一試管氫氣，移近火焰，則能夠使全班同學(xué)聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲。4、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)（1）操作簡(jiǎn)便，成功率高。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可見(jiàn)性強(qiáng)。（3）可反復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。（二）金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法二1、實(shí)驗(yàn)用品注射器、鐵架臺(tái)、單孔塞、玻璃導(dǎo)管、尖嘴管、橡膠管、大頭針、彈簧夾、漏斗、燒杯、火柴等。金屬鈉、酚酞試液、水。2、實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2）圖23

3、、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象（1）按圖裝配儀器,用鑷子將金屬鈉固定于大頭針上(金屬鈉取綠豆大為宜)穿插于橡皮塞下方,并讓金屬鈉接近橡皮塞,從簡(jiǎn)易漏斗中注入滴加有酚酞指示劑的水,調(diào)節(jié)漏斗的高度,打開(kāi)尖嘴管與短玻璃管相連處的彈簧夾,讓水與鈉接觸的瞬間,迅速關(guān)閉彈簧夾。（2）與鈉接觸時(shí),立即使鈉熔為一個(gè)閃亮的小球脫離大頭針而浮在水面上,向各個(gè)方向迅速游動(dòng),并逐漸縮小,最后完全消失。同時(shí),注射器針筒內(nèi)的液面下降,鈉周圍水溶液變?yōu)榧t色,并不斷地沿橡皮管擴(kuò)散到漏斗內(nèi),整個(gè)連通器內(nèi)的水溶液變?yōu)榧t色,漏斗液面緩慢上升。當(dāng)鈉完全消失反應(yīng)完全時(shí),上下調(diào)節(jié)漏斗,使注射器針筒內(nèi)液面與漏斗液面在同一水平線。注射器針筒內(nèi)反應(yīng)前后兩次

4、液面差可從注射器針筒刻度上直接讀取,為產(chǎn)生的氣體的體積。（3）當(dāng)反應(yīng)完畢時(shí),打開(kāi)彈簧夾,點(diǎn)燃產(chǎn)生的氣體,并在火焰上方罩上干燥的小燒杯,從干燥的燒杯壁上觀察到有水珠,由此可確知產(chǎn)生的氣體為氫氣；從酚酞水溶液變紅,可斷定有氫氧化鈉生成。4、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)（1）實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象便于觀察，如果在中學(xué)課堂用此裝置演示鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),全體學(xué)生均能同時(shí)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可避免教師手拿燒杯在教室內(nèi)走動(dòng)。（2）該裝置將驗(yàn)證產(chǎn)生氣體的實(shí)驗(yàn)融于其中,節(jié)省了教學(xué)時(shí)間。（三）金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法三1、實(shí)驗(yàn)用品硬質(zhì)玻璃兩通管、飲料瓶(接近底部處開(kāi)幾個(gè)小空)、乳膠管、尖嘴玻璃管、彈簧夾、配套帶有導(dǎo)管的橡皮塞、縫衣針、鑷子、小刀

5、、火柴等。鈉、濾紙、酚酞溶液。2、實(shí)驗(yàn)原理鈉是活潑金屬,常溫下,就能跟水起劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣：2Na+2H2O=2NaOH+H2。純凈的氫氣,點(diǎn)燃后會(huì)安靜地燃燒：2H2+O2=2H2O+Q,隨著空氣從玻璃管下口的涌入,形成爆鳴氣,在有限的空間內(nèi)急速燃燒,放出大量的熱,使氣體體積急劇膨脹,從而引起爆炸。3、實(shí)驗(yàn)裝置圖（如圖3）圖34、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象(1)向玻璃管中加水至接近瓶口處,再滴加3滴酚酞試液。(2)取一小塊金屬鈉(約0. 3 g),用濾紙吸干煤油,捏成球狀,再用鋁箔包起來(lái),然后刺些小孔將它固定在橡皮塞下的針尖上。(3)將帶有鈉粒的橡皮塞塞緊玻璃管口,不與酚酞水溶液接觸。(4)迅速

6、將玻璃管倒立,固定在架子上。水通過(guò)小孔與鋁箔內(nèi)的鈉發(fā)生反應(yīng),一會(huì)兒,鋁箔和鈉浮到液面上,然后,鈉脫離鋁箔熔成小球,在液面上四處游動(dòng),溶液變成紅色。產(chǎn)生大量氣體,形成紅色噴泉。(5)將收集滿氣體的玻璃管固定在鐵架臺(tái)上,拔掉橡皮塞,去掉乳膠管和彈簧夾,用火柴點(diǎn)燃尖嘴部分的氣體。點(diǎn)燃?xì)怏w時(shí),開(kāi)始能安靜地燃燒,火焰呈淡藍(lán)色,在火焰將熄的一瞬間,氣體爆炸,發(fā)出明亮的黃光,有尖銳的爆鳴聲。5、注意事項(xiàng)(1)要確保實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好。(2)鈉粒必須用鋁箔包起來(lái),否則,反應(yīng)太劇烈,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不成功。6、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)(1)取材容易,操作簡(jiǎn)便,成功率高。(2)該設(shè)計(jì)融合了化學(xué)知識(shí)和物理知識(shí),將氣體生成、產(chǎn)物檢驗(yàn)、爆炸實(shí)

7、驗(yàn)和噴泉現(xiàn)象集于一起。對(duì)學(xué)生智慧的啟發(fā)、學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)產(chǎn)生積極的影響。(3)可以直接觀察到氫氣從燃燒到爆炸的全部過(guò)程,理解爆炸極限的概念。（四）金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法四1、實(shí)驗(yàn)用品250mL集氣瓶1個(gè)、10號(hào)橡膠塞1個(gè)、直形玻璃活塞2個(gè)、玻璃管、5號(hào)橡膠塞1個(gè)、底部吹有小孔的圓底燒瓶1個(gè)、大頭針1個(gè)、細(xì)鐵絲、小燒杯。鈉、濾紙、酚酞溶液、水。2、實(shí)驗(yàn)裝置圖（如圖4）圖43、實(shí)驗(yàn)裝置制作方法（1）在與集氣瓶A相配套的10號(hào)橡膠塞B上,用打孔器鉆3個(gè)孔,分別安裝帶有活塞的直形玻璃導(dǎo)管C和已在酒精噴燈上被拉成彎尖嘴的帶有活塞的玻璃導(dǎo)管H及直形玻璃導(dǎo)管F,并在膠塞細(xì)端中心位置扎入大頭針I(yè)(注:

8、大頭針露出部分以0·5cm為宜)。（2）在與圓底燒瓶(底部已通過(guò)玻工吹有小孔,用于噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)保持與外界大氣相通)E相配套的5號(hào)橡膠塞D上用打孔器鉆2個(gè)孔。其中一孔與直形玻璃導(dǎo)管F相連,另一孔與帶有活塞的直形玻璃導(dǎo)管C相連,最后用細(xì)鐵絲固定1個(gè)干燥的小燒杯G罩在尖嘴口上方。這樣鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)演示器就制成了。4、實(shí)驗(yàn)操作步驟（1）向集氣瓶中加水至瓶口標(biāo)記處(橡膠塞抵達(dá)處,實(shí)驗(yàn)前作好標(biāo)記),再滴加4-6滴酚酞試液。（2）取1小塊金屬鈉(約0·6g),用濾紙吸干煤油,捏成球狀,固定在橡膠塞的大頭針上。（3）將橡膠塞迅速地塞在集氣瓶上,鈉與水立即發(fā)生激烈的反應(yīng),溶液變成紅色,產(chǎn)生的氣

9、體將溶液壓出,形成紅色的噴泉,鈉熔化成銀白色的小球浮在水面上四處游動(dòng),直至完全消失。這時(shí),集氣瓶中收集有一定量的氣體,圓底燒瓶中被噴入一定體積的紅色液體。（4）打開(kāi)C、H玻管活塞開(kāi)關(guān),點(diǎn)燃從導(dǎo)管尖嘴口逸出的氣體,氣體安靜地燃燒,并且拉出長(zhǎng)長(zhǎng)的火焰。很快觀察到燒杯內(nèi)壁有大量水霧產(chǎn)生(證明鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體就是氫氣)。集氣瓶中液面上升,直至集氣瓶充滿水,氣體排完,火焰熄滅。5、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)（1）融合了化學(xué)知識(shí)和物理知識(shí),將鈉與水的反應(yīng)、氣體的收集、氣體的排出、產(chǎn)物的檢驗(yàn)和噴泉現(xiàn)象集于一體。既能充分演示鈉與水反應(yīng)的各種現(xiàn)象又能方便地檢驗(yàn)生成物,還能增加實(shí)驗(yàn)的新穎、趣味性,激發(fā)學(xué)生的興趣,活躍學(xué)生的思維。（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作便捷、安全可靠、現(xiàn)象明顯,取得了很好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)