高中化學(xué)教學(xué)中的鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)教學(xué)中的鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

一、鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)中，作為激活金屬的代表金屬鈉是教育的中心。鈉與水反應(yīng)是中學(xué)階段唯一一個在教材上要求演示的實(shí)驗(yàn),對于學(xué)生學(xué)習(xí)活潑金屬的性質(zhì)起到不可替代的作用。在《福建省普通高中新課程教學(xué)要求(化學(xué))》一書第七、八頁上,明確要求有條件的學(xué)校盡可能多采取學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)。高一化學(xué)教材(蘇教版)中鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作方法如下:向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞溶液,然后投入一小塊(約綠豆粒般大小)金屬鈉,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。按照教材的實(shí)驗(yàn)方案,學(xué)生可以直觀觀察到反應(yīng)“鈉浮在水面上,熔成小球,小球四處游動,發(fā)出嘶嘶的響聲,最后消失,溶液變紅”的現(xiàn)象(圖1)。二、本教材中鈉和水反應(yīng)設(shè)計(jì)方案的不足(一)有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)在分組實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生因?yàn)楹闷嫱鶌A取大塊的金屬鈉,造成爆炸,嚴(yán)重的會引發(fā)學(xué)生受傷、課堂混亂。(二)氣體的收集與驗(yàn)證鈉熔成小球后四處游動是因?yàn)橛袣怏w生成在不同方向推動導(dǎo)致的,但是到底生成的氣體是什么,有什么性質(zhì),教材中的設(shè)計(jì)方案無法對生成的氣體進(jìn)行收集和驗(yàn)證。在其它教材中,為了收集并驗(yàn)證氣體,還配合了另外一套裝置,即用鋁箔包住金屬鈉,用大頭針在鋁箔上穿幾個小孔,再用排水法收集后驗(yàn)純。該方案雖可以看到氣泡并收集到氣體,但實(shí)驗(yàn)過程中手要接觸有腐蝕性的NaOH溶液,且驗(yàn)純聲音不明顯,也存在一定的缺陷。(三)酚變紅反應(yīng)的氣體濃度教材中直接給出化學(xué)方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,NaOH的生成通過酚酞變紅得以直觀呈現(xiàn),但反應(yīng)是否有氣體產(chǎn)生,如果有氣體是什么卻未能呈現(xiàn)。學(xué)生的疑問未能得到驗(yàn)證和解決,這種填鴨式的知識呈現(xiàn)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和觀察問題、分析問題、解決問題的思維品質(zhì)。三、改進(jìn)方案和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(一)水um配制(1)金屬鈉(邊長為0.5cm左右的立方體,如圖2);(2)煤油(50mL左右);(3)水(600mL左右);(4)酚酞溶液(1瓶);(5)空礦泉水瓶、大燒杯(各1個);(6)漏斗、帶玻璃活塞的尖嘴導(dǎo)管、雙孔橡皮塞(各1個,如圖3);(7)濾紙、鑷子、小刀、酒精燈、火柴等。(二)加汽油、金屬鈉、橡皮塞(1)檢查裝置的氣密性:如圖4安裝好裝置后,關(guān)閉導(dǎo)氣管玻璃活塞,往漏斗中加水,直至水無法流下停留在漏斗中,說明氣密性良好。(2)加煤油:往空礦泉水瓶中加入50mL煤油。(3)加金屬鈉:用鑷子夾取三塊邊長為0.5cm左右的立方體狀金屬鈉,投入礦泉水瓶的煤油中。(4)裝橡皮塞:將帶有漏斗和導(dǎo)氣管的雙孔橡皮塞塞緊礦泉水瓶瓶口。(5)加水:打開導(dǎo)氣管的玻璃活塞,通過漏斗往礦泉水瓶中加水(水中滴有幾滴酚酞溶液),直至加滿整個礦泉水瓶。(三)在進(jìn)行氧化及意識中燃燒紅色(1)觀察反應(yīng)后溶液呈堿性:水一遇到金屬鈉立即劇烈反應(yīng),溶液顏色立即變紅。(2)觀察生成氣體的難溶性:關(guān)閉導(dǎo)氣管的玻璃活塞,紅色的溶液立即進(jìn)入漏斗中,并形成美麗的噴泉(如圖5)。(3)觀察生成氣體的可燃性:當(dāng)紅色溶液接近裝滿整個漏斗時(shí),打開導(dǎo)氣管的玻璃活塞,點(diǎn)燃?xì)怏w。此時(shí)氣體可以安靜的燃燒(如圖6)。(4)觀察金屬鈉的變化:打開導(dǎo)氣管的玻璃活塞,可以觀察到金屬鈉先在煤油和水交界處,表面產(chǎn)生大量氣泡,后上升到煤油層中,再下降到界面上,再上升,出現(xiàn)上下跳動的明顯過程(如圖7)。四、時(shí)間:正常值(一)裝置簡單:選用空礦泉水瓶、漏斗、帶玻璃活塞的尖嘴導(dǎo)管均簡單易得,就地取材,節(jié)能環(huán)保。(二)操作方便:可重復(fù)進(jìn)行,成功率100%。實(shí)驗(yàn)時(shí)間在三分鐘左右,適合課堂演示。(三)操作安全:因礦泉水瓶中先裝滿液體排除空氣,制得的氫氣純凈,不會發(fā)生爆炸事故。(四)現(xiàn)象明顯:除了可以觀察到生成NaOH和H2,對生成的氣體性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證,還可以觀察到鈉在煤油層中上下跳動的現(xiàn)象,為鈉保存在煤油的原