馬軍

眾所周知，化學(xué)主要是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，那么在教學(xué)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)就起到了一個(gè)主導(dǎo)作用。培養(yǎng)學(xué)生深入探究實(shí)驗(yàn)的理念，就是教師在教育教學(xué)過程中，先不公布實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，而是根據(jù)學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)方案，猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后自己動(dòng)手親自操作，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、討論，得到最終認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的一個(gè)過程，從而提高學(xué)生動(dòng)手能力、求索能力、觀察能力等。

最近，我們做了鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，金屬鈉遇水就開始反應(yīng)，并且非常劇烈，反應(yīng)過程中釋放出了氫氣并同時(shí)生成氫氧化鈉。在反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量熱能，導(dǎo)致金屬鈉熔化成球狀，并且水面上會(huì)有燃燒現(xiàn)象產(chǎn)生。但在歸納過程中，我們產(chǎn)生了很多疑問：鈉粒在反應(yīng)中為何呈球狀呢？為什么鈉球會(huì)在水面上來回游動(dòng)？反應(yīng)過程中發(fā)生的燃燒現(xiàn)象，是金屬鈉在著火燃燒，還是氫氣被點(diǎn)燃了？或者說是同時(shí)在燃燒？那么就涉及到是鈉先燃燒，還是氫先燃燒的問題。為什么在燃燒的時(shí)候還有噼噼叭叭的聲響？鈉與水反應(yīng)的過程中還存在著一些煙霧狀的白色物質(zhì)，這白色物質(zhì)是什么呢？是煙？是霧？或者說二者兼有？

在同學(xué)們討論問題的過程中，由于沒有完全一致的答案，甚至有較多的分歧。所以，我們最終決定對(duì)此展開探究性活動(dòng)。

1. 鈉粒在反應(yīng)中呈球狀的原因是什么？我們知道，鈉的密度比水小，熔點(diǎn)為97.81℃，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活潑。鈉與水反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量能夠?qū)е陆饘兮c熔化。金屬鈉呈球狀的原因就在于熔化的金屬鈉具有很大的表面張力。

2. 為什么鈉球會(huì)在水面上游動(dòng)？我們查閱以往的資料，當(dāng)中有兩種說法：第一種認(rèn)為，金屬鈉與水接觸產(chǎn)生的氫氣泡推動(dòng)鈉球在水面上游動(dòng)。第二種認(rèn)為，是因?yàn)榻饘兮c與水反應(yīng)生成的NaOH溶液表面張力的作用。根據(jù)對(duì)比，我們認(rèn)為第一種說法比較有說服力，概括起來有兩點(diǎn)理由：（1）氫氧化鈉溶液的表面張力比水大，但不是大太多。因?yàn)楸砻鎻埩Σ铗?qū)使鈉球運(yùn)動(dòng)的解釋，不是很完善。（2）表面張力的大小，還與溫度有關(guān)。由化學(xué)手冊(cè)上可查得水的表面張力與溫度的數(shù)據(jù)如下：

溫度（℃）-8 -5 0 15 18 25 50 60 80 100

表面張力系數(shù)［牛/米（×10-3）］77.0 76.4 75.6 73.49 73.05 71.97 67.91 66.18 62.60 58.9

由此可知，溫度對(duì)于液體表面張力的影響是顯而易見的，更何況反應(yīng)是在足以使金屬鈉熔化的溫度下進(jìn)行的。所以，我們比較贊成第一種見解，因此我們做了以下兩個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)來證明：

實(shí)驗(yàn)一：將飽和食鹽水與鹽酸等體積相混合后注入500mL燒杯中（2／3體積），然后放進(jìn)一個(gè)雞蛋。雞蛋懸浮在液體中，該反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w推動(dòng)雞蛋緩緩游動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)二：用紗布包裹若干顆鋅粒固定在一只乒乓球表面，然后放入稀鹽酸溶液中，我們可以觀察到乒乓球在液面上漂游情況與鈉在水面上游動(dòng)情況，幾乎一樣。

3. 解析“白色物”實(shí)質(zhì)。我們?cè)谧鼋饘兮c與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常水面上方會(huì)彌漫一些“白色物”。這“白色物”究竟是煙還是霧呢？或者是白色煙霧？為了證實(shí)這白色物的大體成分，我們做了以下幾個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：取一偏大的漏斗罩在一盛有水的燒杯上方，漏斗內(nèi)壁上貼有濕潤(rùn)紅色石蕊試紙或酚酞試紙。然后把金屬鈉投入燒杯中，產(chǎn)生的白色物不能使指示劑顯色。偶見指示劑(試紙)上有少數(shù)顯色斑點(diǎn)，現(xiàn)象很明顯，是金屬鈉與水反應(yīng)過于劇烈飛濺在試紙上所致。待反應(yīng)結(jié)束后，這些尚未消失的濃濃白色物，無論對(duì)何種酸堿指示劑均不起作用。

實(shí)驗(yàn)二：鈉與水的實(shí)驗(yàn)環(huán)境我們選擇在集氣瓶中進(jìn)行，當(dāng)有白色物聚集時(shí)，用貼有酸堿指示劑的蓋玻片蓋住集氣瓶口，并沒有發(fā)現(xiàn)酸堿指示劑顯色。

實(shí)驗(yàn)三：我們選取除了金屬鈉的任何一種反應(yīng)物，如鐵絲、玻璃棒、瓷片、木炭等等，用酒精燈燒成紅熱狀態(tài)后迅速跟冷水接觸，立即有相似的白色物產(chǎn)生。

綜上所述，我們斷定這些白色物是由水蒸氣凝聚而成的白霧。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，不僅教師完成了正常的教學(xué)任務(wù)，而且還使學(xué)生對(duì)化學(xué)這門學(xué)科產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，更好地使學(xué)生掌握了本節(jié)課程內(nèi)容，為今后化學(xué)授課奠定了基礎(chǔ)。