钠与水反应的实验改进与创新

钠与水反应得实验改进与创新

一、反应原理:

2 Na + 2 H 2O ==

2 NaOH+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),用刺了小孔得铝箔包好;

2、用镊子夹住,放在图中得试管口下(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得酚酞试液。

四、实验现象:

1、反应过程中,有气泡逸出;

2、试管中得气体点燃时能听到尖锐得爆鸣声;

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与NaOH。

六、分析

本实验得成功率还可以,优点就在于当检验生成得气体(H2)时,能听到尖锐得爆鸣声,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,该实验得最大缺点就在于它得操作,该实验得操作较复杂,学生很难独立完成;其次,由于钠与水反应生成得氢氧化钠就是强碱,有很强得腐蚀性,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对我们得皮肤会产生一定得腐蚀,虽然当时感觉不到,但终究还就是影响我们得身体健康。再者,当在酒精灯上点燃H2时,产生尖锐得爆鸣声,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就是有一定得难度得,且具有一定得危险性与不可靠性,因此很有必要对其作出改进。

燃烧现象与爆炸过程得分析

浮在水面上钠,在与水反应产生氢气得同时,虽然没有燃烧,但裸露在空气中得那部分钠,会有一部分生成Na2O,Na2O2、并立即与水生成NaOH、

开始时２Na+２H2O=２NaOH+ H2↑

Na熔化后,４Na+Ｏ２＝２Ｎa２Ｏ

(燃烧后)２Ｎa２Ｏ+Ｏ２＝２Ｎa２Ｏ２

Ｎa２Ｏ+H2O=NaOH Ｎa２Ｏ２+H2O=NaOH+Ｏ２↑

以上反应均就是放热反应。通过查资料H2得作火点高达５

８５０Ｃ,钠得熔点为９７、８１０Ｃ,钠得作火点２８００Ｃ、所以首先着火得就是H2而不就是Ｎa。

２Na+Ｏ２＝Ｎa２Ｏ２

以上

<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体积得水,用手挤压瓶子,使水面上升至近瓶口,排走瓶中得大部分空气。

2、在胶塞上固定一根大头针,用针扎起一块黄豆粒大小得金属钠,迅速塞住挤瘪得瓶口,倒置(如上图)并不断摇动

塑料瓶。

3、待反应完全后,反应产生得气体,使挤瘪得瓶子复原,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得气体。

4、最后向瓶中得溶液滴加酚酞溶液。

在这个实验中作出得改进得地方有:①用废旧得塑料瓶

充当反应得容器,②用带有大头针得胶塞来固定金属钠;同

原来得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得气体,现象明显,成功率高。

但就是,用废旧塑料瓶代替实验室得玻璃反应容器,同样存在一定得弊端,因为用废旧塑料瓶充当反应容器,只考虑

到了收集气体得方便性,却忽略了实验操作过程,挤瘪一个

塑料瓶对于男生来说就是轻而易举得,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,在反应得过程中

还隐藏着另一个问题(这也就是由第一个弊端引起得),假设在挤瘪塑料瓶时挤压得程度不够,塑料瓶中还存在着大量得空气,由于该反应就是放热反应,生成得H2在瓶中就会与空气混合发生剧烈爆炸(另外:当挤压得程度不够,而取用金属钠得量又太多时,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,当点燃塑料瓶内得气体时,必须把塑料瓶倾斜,这样有可能使瓶内得液体流出,而把酒精灯浇灭。

显然,本改进实验还存在相当多得不足之处,它仍有待改进。

既然就是用检验H2纯度得方法来验证生成得气体,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:

本实验得操作步骤,与上一实验基本一样,只就是要先往水里滴入无色酚酞,再与金属钠反应;在最后检验生成得气

体时得操作如下:

1、待反应完后,用手挤压右边橡皮管(内有一颗小玻璃珠,结构与碱式滴定管得滴管口构造相同)。

2、在导管口把气体点燃。

通过现象可发现,U形管右边(用作反应得得一端)得液面会下降,而左端(不用作反应得一端)得液体将从漏斗口流进漏斗,这就是因为钠与水反应生成得气体难溶于水,则右边

得气压增大,液面也随之下降,而根据联通器原理知道:不用作反应得左边得液面将升高(装在U形管上得胶塞与漏斗就起了防止U形管内得液体溢出装置得作用),显而易见:这证明反应中有气体生成;而U形管内得液体呈现红色,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得现象,成功率相当高;但由于U形管就是一种比较易碎得玻璃仪器,所以本实验仍存在着它得不足之处,怎么办？

<实验改进三>实验装置如下图所示:

用玻璃管与导管代替U形管,本实验得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,管中得液体在反应过程中能从右边细长得导管与漏斗连接处喷出来,这样就可以形成一个美丽得喷泉(红色),增加实验得趣味性。

用玻璃管代替U形管就解决了U形管易碎得缺点,而且增加了实验得趣味性,同时上一实验所具备得优点,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就是比较合适得。

纵观以上四个实验可知:前两个实验都有一个共同点——在检验生成得气体时都就是从听觉上感觉得,容易受外界噪声得影响,且操作难于控制;而后两个实验操作较简单,现象明显,在检验生成得气体时,都就是从视觉上观察到得,大大减少了外界对实验现象得影响,实验成功率相当高,且第四个实验得趣味性更强;因此,用第四个实验作为金属Na与

H2O反应得实验装置就是值得提倡得,当然如果条件不充分时,我们采取第三个实验也就是未尝不可得。