高中化学教学中的钠与水反应实验

高中化学教学中的钠与水反应实验

一、钠与水反应实验在高中化学中，作为激活金属的代表金属钠是教育的中心。钠与水反应是中学阶段唯一一个在教材上要求演示的实验,对于学生学习活泼金属的性质起到不可替代的作用。在《福建省普通高中新课程教学要求(化学)》一书第七、八页上,明确要求有条件的学校尽可能多采取学生分组实验的形式进行该实验。高一化学教材(苏教版)中钠与水反应实验操作方法如下:向一只盛有水的小烧杯中滴加几滴酚酞溶液,然后投入一小块(约绿豆粒般大小)金属钠,观察实验现象。按照教材的实验方案,学生可以直观观察到反应“钠浮在水面上,熔成小球,小球四处游动,发出嘶嘶的响声,最后消失,溶液变红”的现象(图1)。二、本教材中钠和水反应设计方案的不足(一)有潜在的安全风险在分组实验中,学生因为好奇往往夹取大块的金属钠,造成爆炸,严重的会引发学生受伤、课堂混乱。(二)气体的收集与验证钠熔成小球后四处游动是因为有气体生成在不同方向推动导致的,但是到底生成的气体是什么,有什么性质,教材中的设计方案无法对生成的气体进行收集和验证。在其它教材中,为了收集并验证气体,还配合了另外一套装置,即用铝箔包住金属钠,用大头针在铝箔上穿几个小孔,再用排水法收集后验纯。该方案虽可以看到气泡并收集到气体,但实验过程中手要接触有腐蚀性的NaOH溶液,且验纯声音不明显,也存在一定的缺陷。(三)酚变红反应的气体浓度教材中直接给出化学方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,NaOH的生成通过酚酞变红得以直观呈现,但反应是否有气体产生,如果有气体是什么却未能呈现。学生的疑问未能得到验证和解决,这种填鸭式的知识呈现方法不利于培养学生实事求是的科学态度和观察问题、分析问题、解决问题的思维品质。三、改进方案和实验现象(一)水um配制(1)金属钠(边长为0.5cm左右的立方体,如图2);(2)煤油(50mL左右);(3)水(600mL左右);(4)酚酞溶液(1瓶);(5)空矿泉水瓶、大烧杯(各1个);(6)漏斗、带玻璃活塞的尖嘴导管、双孔橡皮塞(各1个,如图3);(7)滤纸、镊子、小刀、酒精灯、火柴等。(二)加汽油、金属钠、橡皮塞(1)检查装置的气密性:如图4安装好装置后,关闭导气管玻璃活塞,往漏斗中加水,直至水无法流下停留在漏斗中,说明气密性良好。(2)加煤油:往空矿泉水瓶中加入50mL煤油。(3)加金属钠:用镊子夹取三块边长为0.5cm左右的立方体状金属钠,投入矿泉水瓶的煤油中。(4)装橡皮塞:将带有漏斗和导气管的双孔橡皮塞塞紧矿泉水瓶瓶口。(5)加水:打开导气管的玻璃活塞,通过漏斗往矿泉水瓶中加水(水中滴有几滴酚酞溶液),直至加满整个矿泉水瓶。(三)在进行氧化及意识中燃烧红色(1)观察反应后溶液呈碱性:水一遇到金属钠立即剧烈反应,溶液颜色立即变红。(2)观察生成气体的难溶性:关闭导气管的玻璃活塞,红色的溶液立即进入漏斗中,并形成美丽的喷泉(如图5)。(3)观察生成气体的可燃性:当红色溶液接近装满整个漏斗时,打开导气管的玻璃活塞,点燃气体。此时气体可以安静的燃烧(如图6)。(4)观察金属钠的变化:打开导气管的玻璃活塞,可以观察到金属钠先在煤油和水交界处,表面产生大量气泡,后上升到煤油层中,再下降到界面上,再上升,出现上下跳动的明显过程(如图7)。四、时间:正常值(一)装置简单:选用空矿泉水瓶、漏斗、带玻璃活塞的尖嘴导管均简单易得,就地取材,节能环保。(二)操作方便:可重复进行,成功率100%。实验时间在三分钟左右,适合课堂演示。(三)操作安全:因矿泉水瓶中先装满液体排除空气,制得的氢气纯净,不会发生爆炸事故。(四)现象明显:除了可以观察到生成NaOH和H2,对生成的气体性质进行验证,还可以观察到钠在煤油层中上下跳动的现象,为钠保存在煤油的原