摘要人民教育出版社《江西省普通高中新課程化學(xué)必修1》中金屬的化學(xué)性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)3-2】金屬鈉在空氣中燃燒的時(shí)，觀察到產(chǎn)物不僅僅有淡黃色的固體Na2O2生成，還有少量的黑色顆粒產(chǎn)生，干擾了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案既節(jié)約了實(shí)驗(yàn)儀器，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和探究精神。

關(guān)鍵詞實(shí)驗(yàn)探究改進(jìn)

中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 實(shí)驗(yàn)原理

鎂帶可以在CO2中燃燒，Mg+CO2MgO+C，該反應(yīng)是氧化-還原反應(yīng)，Mg是還原劑，CO2是氧化劑，Na比Mg還原性強(qiáng)，在加熱的條件下也能與CO2反應(yīng)。

2 實(shí)驗(yàn)探究

如下圖Ⅰ所示，將一小塊金屬鈉放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察到生成的產(chǎn)物除了淡黃色固體外還有一些黑色固體物質(zhì)。

【猜想1】這種黑色物質(zhì)是否為鈉表面吸附的煤油不完全燃燒產(chǎn)生的碳單質(zhì)。

【猜想2】就金屬活動(dòng)性而言，Na比Mg還強(qiáng)，該黑色物質(zhì)是否是Na與CO2反應(yīng)生成的碳單質(zhì)。

為了驗(yàn)證上述猜想，利用圖Ⅱ裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)步驟】:①用小刀切取一小塊金屬鈉，用濾紙完全吸干煤油，再除去表面的氧化層，放進(jìn)干燥的硬質(zhì)玻璃管E中;②打開分液漏斗的活塞，使B中的反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃E處的酒精燈。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】:鈉在充滿CO2氣體的玻璃管中劇烈燃燒起來(lái)，產(chǎn)生大量的白煙;玻璃管中有黑色物質(zhì)生成;待玻璃管冷卻后，管壁上附著一層白色物質(zhì)。

思考1:為什么在B中的反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈?

思考2:取生成的少量白色物質(zhì)和黑色物質(zhì)分別溶于水，發(fā)現(xiàn)黑色物質(zhì)不溶于水，白色物質(zhì)能溶于水。即該黑色物質(zhì)是Na與足量CO2反應(yīng)生成的碳單質(zhì)，白色生成物是碳酸鈉，怎樣用實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證?

思考3:若先點(diǎn)燃E處的酒精燈，再打開分液漏斗的活塞，則開始時(shí)玻璃管E中可能發(fā)生的反應(yīng)是什么?

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

金屬鈉在空氣中燃燒是中學(xué)化學(xué)的一個(gè)常規(guī)演示實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的黑色固體常常干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)該實(shí)驗(yàn)做如下改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)效果良好。

如右圖所示，先預(yù)熱金屬易拉罐底部，再把切好的一小塊金屬鈉(綠豆大小)，用濾紙完全吸干煤油，并除去表面的氧化層，放在金屬易拉罐底部繼續(xù)加熱，可以觀察到鈉迅速熔化成一小球隨后立即燃燒，生成淡黃色固體。

4 實(shí)驗(yàn)相關(guān)說(shuō)明

(1)金屬鈉在空氣中燃燒時(shí)與二氧化碳反應(yīng)，需要一定的溫度和二氧化碳的濃度，在空氣中二氧化碳的濃度不高，適當(dāng)控制溫度就可以達(dá)到理想效果。

(2)在該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中采用金屬易拉罐底部代替演示實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常燒壞的石棉網(wǎng)，同時(shí)金屬易拉罐底部導(dǎo)熱性能良好，縮短了反應(yīng)時(shí)間，課堂教學(xué)效果良好。

(3)上述改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單，金屬易拉罐底部可多次使用，節(jié)能環(huán)保，實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，便于推廣。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐證明:無(wú)論是教師演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，均可獲得成功，這樣既節(jié)約了實(shí)驗(yàn)儀器，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和探究精神。