钠与水反应的实验改进与创新

钠与水反应的实验改进与创新一、反应原理：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑二、实验装置如右图（高一化学教材P171）：三、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。四、实验现象：1、反应过程中，有气泡逸出；2、试管中的气体点燃时能听到尖锐的爆鸣声；3、滴加酚酞溶液时，溶液呈红色。五、结论金属Na与H2O反应，生成了H2和NaOH。六、分析本实验的成功率还可以，优点就在于当检验生成的气体（H2）时，能听到尖锐的爆鸣声，学生容易观察（听）到，现象较明显；但在实验过程中还存在着一些弊端：首先，该实验的最大缺点就在于它的操作，该实验的操作较复杂，学生很难独立完成；其次，由于钠与水反应生成的氢氧化钠是强碱，有很强的腐蚀性，而在试管集满气体后，我们必须把手伸进NaOH溶液中，用拇指堵住试管口，把试管从溶液中移出，此时NaOH对我们的皮肤会产生一定的腐蚀，虽然当时感觉不到，但终究还是影响我们的身体健康。再者，当在酒精灯上点燃H2时，产生尖锐的爆鸣声，相当一部分学生不敢操作，且如果环境较吵闹时，容易产生干扰。所以，要很好地完成这一实验是有一定的难度的，且具有一定的危险性和不可靠性，因此很有必要对其作出改进。实验改进一实验装置如下图（课本P29）具体操作步骤如下：1、在一个空塑料瓶中装入约3／4体积的水,用手挤压瓶子,使水面上升至近瓶口,排走瓶中的大部分空气。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,迅速塞住挤瘪的瓶口,倒置(如上图)并不断摇动塑料瓶。3、待反应完全后,反应产生的气体,使挤瘪的瓶子复原,取下塞子,迅速用拇指堵住瓶口,并将瓶口移近火焰,检验钠与水反应所生成的气体。4、最后向瓶中的溶液滴加酚酞溶液。在这个实验中作出的改进的地方有：①用废旧的塑料瓶充当反应的容器,②用带有大头针的胶塞来固定金属钠;同原来的实验装置及操作相比较要简单得多,而且还能轻易地收集到反应后生成的气体，现象明显，成功率高。但是，用废旧塑料瓶代替实验室的玻璃反应容器,同样存在一定的弊端,因为用废旧塑料瓶充当反应容器,只考虑到了收集气体的方便性，却忽略了实验操作过程,挤瘪一个塑料瓶对于男生来说是轻而易举的,但对于一些女生来说，要挤瘪一个塑料瓶就就比较困难了;其次，在反应的过程中还隐藏着另一个问题（这也是由第一个弊端引起的），假设在挤瘪塑料瓶时挤压的程度不够，塑料瓶中还存在着大量的空气，由于该反应是放热反应，生成的H2在瓶中就会与空气混合发生剧烈爆炸（另外:当挤压的程度不够，而取用金属钠的量又太多时，在反应过程中同样会产生爆炸；这两弊端在学生实验中已得到证实）；最后，当点燃塑料瓶内的气体时，必须把塑料瓶倾斜，这样有可能使瓶内的液体流出，而把酒精灯浇灭。显然，本改进实验还存在相当多的不足之处，它仍有待改进。既然是用检验H2纯度的方法来验证生成的气体,那么如果能让H2在空气中安静地燃烧，则一切问题不就都解决了？实验改进二实验装置如右图所示:本实验的操作步骤，与上一实验基本一样，只是要先往水里滴入无色酚酞，再与金属钠反应；在最后检验生成的气体时的操作如下：1、待反应完后，用手挤压右边橡皮管（内有一颗小玻璃珠，结构与碱式滴定管的滴管口构造相同）。2、在导管口把气体点燃。通过现象可发现，U形管右边（用作反应的的一端）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，则右边的气压增大，液面也随之下降，而根据联通器原理知道：不用作反应的左边的液面将升高（装在U形管上的胶塞与漏斗就起了防止U形管内的液体溢出装置的作用），显而易见：这证明反应中有气体生成；而U形管内的液体呈现红色，说明生成了NaOH（在反应前滴加了酚酞试液）。该改进实验现象明显，操作也较简单，也避免了因H2不纯点燃而产生爆炸的现象，成功率相当高；但由于U形管是一种比较易碎的玻璃仪器，所以本实验仍存在着它的不足之处，怎么办？实验改进三实验装置如下图所示:用玻璃管和导管代替U形管，本实验的操作步骤及反应现象与上一实验基本相同，不过该实验更有趣，因为用玻璃管与细长导管代替U形管，管中的液体在反应过程中能从右边细长的导管与漏斗连接处喷出来，这样就可以形成一个美丽的喷泉（红色），增加实验的趣味性。用玻璃管代替U形管就解决了U形管易碎的缺点，而且增加了实验的趣味性，同时上一实验所具备的优点，在这一实验中都能得到体现，所以用它作为演示实验或学生实验是比较合适的。纵观以上四个实验可知：前两个实验都有一个共同点——在检验生成的气体时都是从听觉上感觉的，容易受外界噪声的影响，且操作难于控制；而后两个实验操作较简单，现象明显，在检验生成的气体时，都是从视觉上观察到的，大大减少了外界对实验现象的影响，实验成功率相当高，且第四个实验的趣味性更强；因此，用第四个实验作为金属Na与H2O反应的实验装置是值得提倡的，当然如果条件不充分时，我们采取第三个实验也是未尝不可的。