伍 強

湖北省天門中學(431700)

1 背景

教材實驗有以下缺點:第一,反應在水面上進行,鈉受熱后易與空氣中的氧氣發(fā)生副反應；第二,鈉塊用量過大易發(fā)生爆炸；第三,該設計不能檢驗氫氣?，F(xiàn)有改進實驗一般是用氫氣、煤油等將鈉保護起來,避免了副反應的發(fā)生,但這類設計的實驗裝置較為復雜,限制了其推廣。還有部分改進實驗是在鈉表面包裹一層物質(zhì),如鋁箔、502膠水等,減慢了鈉與水反應的速率、提高了實驗的安全性,但用鋁箔包裹有副反應發(fā)生,用502膠水包裹操作較為復雜且膠水溶劑易揮發(fā),有一定毒性。為了克服以上缺點,筆者設計了一套鈉與水反應的微型化裝置。

2 實驗用品

(1)實驗室中的常規(guī)儀器與試劑:單孔橡皮塞、金屬鈉、蒸餾水、酚酞溶液。

(2)從生活中較易獲得的物品:青霉素小瓶、透明膠帶、粗銅絲、牙簽、廢棄的中性筆芯、保鮮膜、防火膠布、打火機。

3 實驗裝置圖及說明

如圖1所示,蒸餾水和洗潔精溶液盛放在2個青霉素小瓶中,2個小瓶用透明膠帶固定在一起。將1塊綠豆大小的金屬鈉用保鮮膜包裹好,鑲嵌在用粗銅絲繞成的螺旋狀圓筒中。粗銅絲的上端插入單孔橡皮塞中。單孔橡皮塞上的彎導管由1根廢棄的中性筆芯制成,其插入洗潔精溶液的一端,用防火膠布包裹。

4 實驗操作

首先,將1根牙簽扎入螺旋狀圓筒中,穿透圓筒,從另一端穿出,抽出牙簽。然后,向裝有蒸餾水的小瓶中滴入1滴酚酞溶液,并將單孔橡皮塞塞入小瓶,此時,導管恰好插入裝有洗潔精溶液的小瓶中?？梢杂^察到,酚酞溶液變?yōu)榧t色,可推知反應生成了氫氧化鈉。還可觀察到,有氣泡從圓筒兩端冒出,裝有洗潔精溶液的小瓶中有氣泡堆積,并溢出瓶口,將打火機的出氣量調(diào)至最小,打火,觀察火焰大小,然后將打火機靠近瓶口,打火,觀察火焰大小。對比兩次火焰大小,可知反應產(chǎn)生的氣體為可燃性的氫氣。

5 改進的意義

因為鈉易燃易爆,現(xiàn)已成為管控藥品,購買不易,在學生分組實驗中不能選擇太大的鈉塊。本實驗采用微型化設計,將鈉的用量減為綠豆大小,節(jié)約了藥品用量。

本實驗將鈉鑲嵌在螺旋狀圓筒中,并一直置于水面之下,反應放出的熱被水吸收,整個體系的溫度不會超過水的沸點,因此,本實驗安全性較高，不會發(fā)生爆炸。由于鈉在水面下反應,避免了與空氣中的氧氣發(fā)生副反應,增強了實驗的科學性。

本實驗所設計的檢驗氫氣的裝置,反應靈敏度較高,即使氫氣的量很少,也能檢驗。而且檢驗過程中氫氣只發(fā)生了輕微燃爆,安全性較高。