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钠与水反应连续实验设计

时间:2021-06-16 11:24   来源:未知   作者:佚名   点击:

  钠与水反应制取氢气的实验是高一化学中的一个重要实验,它既有教师演示实验,又有学生分组实验。现行教材中的实验装置是用铝箔包住金属钠,并在铝箔上刺些小孔,用镊子夹住,放在盛满水的试管口下面,用排水法收集气体。

  虽然装置比较安全可靠,但操作较繁琐,有时会排不出气体,有时排出的气体不能全部进入试管。下面设计一种实验方案,是将钠跟水反应的喷泉实验、钠跟水反应产物的检验实验和氢气与空气混合点燃发生爆炸的实验巧妙地组合,密闭在一起,使其具有新的功能。经过多次演示,实验效果很好。

  1实验用品

  硬质玻璃两通管、饮料瓶(接近底部处开几个小空);乳胶管和尖嘴玻璃管;弹簧夹;配套带有导管的橡皮塞;缝衣针;钠、滤纸、酚酞溶液、镊子、小刀、火柴等。

  2实验原理

  2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

  钠是活泼金属,常温下,就能跟水起剧烈反应生成氢氧化钠和氢气。

  2H2+O2=2H2O+Q

  纯净的氢气,点燃后会安静地燃烧,随着空气从玻璃管下口的涌入,形成爆鸣气,在有限的空间内急速燃烧,放出大量的热,使气体体积急剧膨胀,从而引起爆炸。

  3实验装置图

  4实验步骤

  (1)向玻璃管中加水至瓶口的标记处(实验前作好标记),再滴加3滴酚酞试液。(2)固定在胶塞的大头针端要长于导气管,避免钠块吸附在导气管口壁上,停止和水的反应而不产生氢气,使实验失败。(3)最好先在烧杯中盛水并滴加酚酞试液,使水与酚酞试液充分混合,然后注入玻璃管中至标记处。(4)取一小块金属钠(约0.3g),用滤纸吸干煤油,捏成球状,再用铝箔包起来,然后刺些小孔将它固定在橡皮塞下的针尖上。(5)将带有钠粒的橡皮塞塞紧玻璃管口,不与酚酞水溶液接触。(6)迅速将玻璃管倒立,固定在架子上。(7)将收集满气体的玻璃管固定在铁架台上,拔掉橡皮塞,去掉乳胶管和弹簧夹,用火柴点燃尖嘴部分的气体。

  5实验现象

  (1)水通过小孔与铝箔内的钠发生反应,一会儿,铝箔和钠浮到液面上,然后,钠脱离铝箔熔成小球,在液面上四处游动,溶液变成红色。

  (2)产生大量气体,形成红色喷泉。

  (3)如果钠有余,则熔落在橡皮塞上,取下后投入盛有水的烧杯中,使之反应完毕。如果金属钠不足,则玻璃管中尚有少量红色液体,将其排出即可。

  (4)点燃气体时,开始能安静地燃烧,火焰呈淡蓝色,在火焰将熄的一瞬间,气体爆炸,发出明亮的黄光,有尖锐的爆鸣声。

  6实验说明

  (1)要确保实验装置气密性良好。

  (2)钠粒必须用铝箔包起来,否则,反应太剧烈,导致实验不成功。

  (3)取金属钠的质量约为0.3g比较合适[2Na+2H2O=2NaOH+H2↑23×2×150×10-3/22.4=0.31(g)]。

  (4)点燃氢气的导管不能用尖嘴导管,否则,不产生爆炸。

  7实验优点

  (1)取材容易,操作简便,成功率高;(2)该设计融合了化学知识和物理知识,将气体生成、产物检验、爆炸实验和喷泉现象集于一起。对学生智慧的启发、学生创新意识的培养产生积极的影响;(3)实验操作安全可靠,实验现象真实(杜绝了钠跟水反应同时伴有钠跟空气中氧气反应的现象,如产生火花,反应更剧烈等);(4)可以直接观察到氢气燃烧到爆炸的全部过程,理解爆炸极限的概念;(5)增强实验的趣味性,使教学效果更佳;(6)通过这样一个连续设计的实验可以完成4个实验的操作,且节省原料、药品和实验时间;(7)既能教师课堂演示,又可作为学生分组实验。

  8实验启示

  在化学课堂教学过程中,化学实验处于非常重要的地位,其作用是其它任何内容所无法取代的。实验具有直观性,符合中学生的认识特证,容易吸引学生,实验对学生要求非常严格,更容易培养学生严谨的科学态度。这样一个连续设计的、实验效果好的化学实验,不仅能够培养学生的观察能力、思维能力、综合分析能力和解决实际问题的能力;而且,化学实验对学生能力的培养是全面的,特别是学生创造性思维能力的培养是其它教学手段无法比拟的。从实验反映出来的现象和数据去探讨事物所包涵的本质或规律,要从生动的直观到抽象的思维,对学生来说是最难的,但也是最有意义的。因为只有培养学生的这种分析、推理能力,才能发展学生学科学、用科学的能力,对学生来说是终生获益的能力。

  教师指导学生改进、设计、制作和探讨实验时,既不能让学生漫无目的地"胡思乱想",也不能一切由老师包办代替,而是要注意发挥学生的逻辑思维能力、想象推理能力和创造性能力,留给学生有发表意见、发挥想象的机会,老师再加以适当的引导,使学生的思维步入正轨,最终得到正确的结论。

  例如:实验室制取氯气及氯气性质实验,二氧化碳的制取及二氧化碳与过氧化钠反应的实验,一氧化氮的生成、转化和二氧化氮与水反应的实验,都可以设计成连续进行的微型化学实验,以减少有害气体对空气的污染。因此,加强化学实验教学,积极改进、创新组合设计化学演示实验、学生分组实验、探索性实验等,是我们每一位化学教师的责任。

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