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)【實驗3-2】金屬鈉在空氣中燃燒的時,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,干擾了實驗結(jié)果,新設(shè)計的實驗方案既節(jié)約了實驗儀器,又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和探究精神。
關(guān)鍵詞實驗探究改進
中圖分類號:G633.8文獻標(biāo)識碼:A
1 實驗原理
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,在加熱的條件下也能與CO2反應(yīng)。
2 實驗探究
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】就金屬活動性而言,Na比Mg還強,該黑色物質(zhì)是否是Na與CO2反應(yīng)生成的碳單質(zhì)。
為了驗證上述猜想,利用圖Ⅱ裝置進行實驗。
【實驗步驟】: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)進行一段時間后,再點燃E處的酒精燈。
【實驗現(xiàn)象】:鈉在充滿CO2氣體的玻璃管中劇烈燃燒起來,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)進行一段時間后再點燃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,怎樣用實驗方案驗證?
思考3:若先點燃E處的酒精燈,再打開分液漏斗的活塞,則開始時玻璃管E中可能發(fā)生的反應(yīng)是什么?
3 實驗改進
金屬鈉在空氣中燃燒是中學(xué)化學(xué)的一個常規(guī)演示實驗,在實驗過程中生成的黑色固體常常干擾實驗結(jié)果,對該實驗做如下改進,實驗效果良好。
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 實驗相關(guān)說明
(1)金屬鈉在空氣中燃燒時與二氧化碳反應(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)控制溫度就可以達到理想效果。
(2)在該實驗改進中采用金屬易拉罐底部代替演示實驗中經(jīng)常燒壞的石棉網(wǎng),同時金屬易拉罐底部導(dǎo)熱性能良好,縮短了反應(yīng)時間,課堂教學(xué)效果良好。
(3)上述改進實驗儀器簡單,金屬易拉罐底部可多次使用,節(jié)能環(huán)保,實驗過程操作簡單,現(xiàn)象明顯,便于推廣。經(jīng)過多次實踐證明:無論是教師演示實驗還是學(xué)生實驗,均可獲得成功,這樣既節(jié)約了實驗儀器,又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和探究精神。