金屬鈉和水反應實驗的研究與改進

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

2、嘴管口點火，可見到明顯的黃色火焰（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，試管內壓強減小，右邊導管中的液面下降，試管內的液面上升，至與金屬鈉接觸時，反應又繼續(xù)進行，故用同一顆粒金屬鈉，可反復幾次進行試驗。（5）用排空氣法收集一試管氫氣，移近火焰，則能夠使全班同學聽到尖銳的爆鳴聲。4、實驗改進后的優(yōu)點（1）操作簡便，成功率高。（2）實驗現(xiàn)象明顯，可見性強。（3）可反復進行多次實驗。（二）金屬鈉與水反應的實驗改進方法二1、實驗用品注射器、鐵架臺、單孔塞、玻璃導管、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、實驗裝置（如圖2）圖23

3、、實驗步驟及現(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,從簡易漏斗中注入滴加有酚酞指示劑的水,調節(jié)漏斗的高度,打開尖嘴管與短玻璃管相連處的彈簧夾,讓水與鈉接觸的瞬間,迅速關閉彈簧夾。（2）與鈉接觸時,立即使鈉熔為一個閃亮的小球脫離大頭針而浮在水面上,向各個方向迅速游動,并逐漸縮小,最后完全消失。同時,注射器針筒內的液面下降,鈉周圍水溶液變?yōu)榧t色,并不斷地沿橡皮管擴散到漏斗內,整個連通器內的水溶液變?yōu)榧t色,漏斗液面緩慢上升。當鈉完全消失反應完全時,上下調節(jié)漏斗,使注射器針筒內液面與漏斗液面在同一水平線。注射器針筒內反應前后兩次

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）當反應完畢時,打開彈簧夾,點燃產(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、實驗優(yōu)點（1）實驗的現(xiàn)象便于觀察，如果在中學課堂用此裝置演示鈉與水反應的實驗,全體學生均能同時觀察到實驗現(xiàn)象,可避免教師手拿燒杯在教室內走動。（2）該裝置將驗證產(chǎn)生氣體的實驗融于其中,節(jié)省了教學時間。（三）金屬鈉與水反應的實驗改進方法三1、實驗用品硬質玻璃兩通管、飲料瓶(接近底部處開幾個小空)、乳膠管、尖嘴玻璃管、彈簧夾、配套帶有導管的橡皮塞、縫衣針、鑷子、小刀

5、、火柴等。鈉、濾紙、酚酞溶液。2、實驗原理鈉是活潑金屬,常溫下,就能跟水起劇烈反應生成氫氧化鈉和氫氣：2Na+2H2O=2NaOH+H2。純凈的氫氣,點燃后會安靜地燃燒：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、實驗裝置圖（如圖3）圖34、實驗步驟及現(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,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。水通過小孔與鋁箔內的鈉發(fā)生反應,一會兒,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,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上,拔掉橡皮塞,去掉乳膠管和彈簧夾,用火柴點燃尖嘴部分的氣體。點燃氣體時,開始能安靜地燃燒,火焰呈淡藍色,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(1)要確保實驗裝置氣密性良好。(2)鈉粒必須用鋁箔包起來,否則,反應太劇烈,導致實驗不成功。6、實驗優(yōu)點(1)取材容易,操作簡便,成功率高。(2)該設計融合了化學知識和物理知識,將氣體生成、產(chǎn)物檢驗、爆炸實

7、驗和噴泉現(xiàn)象集于一起。對學生智慧的啟發(fā)、學生創(chuàng)新意識的培養(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程,理解爆炸極限的概念。（四）金屬鈉與水反應的實驗改進方法四1、實驗用品250mL集氣瓶1個、10號橡膠塞1個、直形玻璃活塞2個、玻璃管、5號橡膠塞1個、底部吹有小孔的圓底燒瓶1個、大頭針1個、細鐵絲、小燒杯。鈉、濾紙、酚酞溶液、水。2、實驗裝置圖（如圖4）圖43、實驗裝置制作方法（1）在與集氣瓶A相配套的10號橡膠塞B上,用打孔器鉆3個孔,分別安裝帶有活塞的直形玻璃導管C和已在酒精噴燈上被拉成彎尖嘴的帶有活塞的玻璃導管H及直形玻璃導管F,并在膠塞細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(底部已通過玻工吹有小孔,用于噴泉實驗時保持與外界大氣相通)E相配套的5號橡膠塞D上用打孔器鉆2個孔。其中一孔與直形玻璃導管F相連,另一孔與帶有活塞的直形玻璃導管C相連,最后用細鐵絲固定1個干燥的小燒杯G罩在尖嘴口上方。這樣鈉與水反應實驗演示器就制成了。4、實驗操作步驟（1）向集氣瓶中加水至瓶口標記處(橡膠塞抵達處,實驗前作好標記),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,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,直至完全消失。這時,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C、H玻管活塞開關,點燃從導管尖嘴口逸出的氣體,氣體安靜地燃燒,并且拉出長長的火焰。很快觀察到燒杯內壁有大量水霧產(chǎn)生(證明鈉與水反應產(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、實驗優(yōu)點（1）融合了化學知識和物理知識,將鈉與水的反應、氣體的收集、氣體的排出、產(chǎn)物的檢驗和噴泉現(xiàn)象集于一體。既能充分演示鈉與水反應的各種現(xiàn)象又能方便地檢驗生成物,還能增加實驗的新穎、趣味性,激發(fā)學生的興趣,活躍學生的思維。（2）整個實驗操作便捷、安全可靠、現(xiàn)象明顯,取得了很好的實驗教學