謝清秀

（福建省莆田哲理中學(xué)，福建莆田 351100）

引 言

作為一名一線化學(xué)教師，筆者在教學(xué)中曾多次講解鈉與水的反應(yīng)，經(jīng)過總結(jié)和反思，在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)以下不足：（1）該反應(yīng)產(chǎn)生氣體，如果鈉的密度高于水的密度，由于氣體的支撐力，鈉可能漂浮在水面上，所以通過該實驗不能得出鈉的密度比水小的結(jié)論；（2）迅速游動的鈉球用鑷子是夾不住的，學(xué)生依據(jù)該實驗不能獲得更多有關(guān)“熔”的感性認識；（3）鈉與水反應(yīng)釋放的熱量不易被觀察；（4）該實驗只能驗證氫氧化鈉，氫氣只能通過氧化還原反應(yīng)化合價的升降來確定，實驗結(jié)論缺乏說服力。為了彌補這幾方面的不足，筆者設(shè)計了在高硼硅分液漏斗里進行實驗的新方案，試圖從認證的角度對鈉與水反應(yīng)進行進一步探究。

一、實驗改進的意圖

蘇教版《化學(xué)1》專題二中安排了鈉與水反應(yīng)的實驗（見圖1），將一小塊鈉直接放入水中，然后觀察實驗現(xiàn)象。實驗雖然簡單，卻存在一定的安全隱患，實驗氣體的產(chǎn)生不易被肉眼觀察到，也沒有對產(chǎn)生的氣體進行驗證[1]。經(jīng)過查閱文獻，很多教師對該實驗進行了改進，多數(shù)都是從定性角度儀器的改造、實驗操作的難易、氣體的檢驗等方面進行，并沒有對實驗現(xiàn)象進行論證。學(xué)生對此內(nèi)容的學(xué)習多為機械記憶，沒有更加直觀、更加感性的認識。本實驗利用密度與水相等的苯和四氯化碳的混合液來證明產(chǎn)生的氣體對鈉向上的托力不起主要作用，結(jié)果表明，鈉的密度小于水的密度[2]；再通過兩小粒熔化的鈉會像水滴一樣融在一起來驗證反應(yīng)放出的熱使鈉熔化了；通過溫度計溫度上升直觀地認識鈉與水的放熱反應(yīng)；借助肥皂水來檢驗產(chǎn)生的氣體是氫氣。該實驗有力地論證了鈉與水的反應(yīng)，讓學(xué)生真正理解鈉與水的反應(yīng)，并能更好地解釋反應(yīng)的現(xiàn)象及鈉的一些性質(zhì)。

二、鈉與水反應(yīng)的探究實驗改進

（一）儀器和藥品

儀器：10mL高硼硅分液漏斗、溫度計、10mL注射器（3支）、橡皮塞、小刀、濾紙、玻璃管、橡膠管、鑷子、小燒杯。

藥品和試劑：鈉、水、酚酞、苯、四氯化碳、煤油、肥皂水。

（二）實驗裝置改進（見圖2）

圖2

（三）操作和現(xiàn)象

（1）按圖組裝好整套裝置，分液漏斗內(nèi)不加試劑，檢測整套裝置的氣密性。用注射器向分液漏斗內(nèi)打氣，觀察到肥皂水中產(chǎn)生氣泡，說明裝置氣密性良好。

（2）取兩小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油后置于分液漏斗中，塞上橡膠塞。

（3）用第1 支注射器往分液漏斗中加入密度為1.0g/cm3的苯和四氯化碳的混合液，觀察到鈉浮在液面上，然后將混合液從分液漏斗下端放出。

（4）用第2 支注射器往分液漏斗內(nèi)注入少量煤油后將橡膠管放入肥皂水中，然后再用第3 支注射器往分液漏斗中加入滴有酚酞的水，觀察到兩小塊鈉熔化并融在一起形成一個小球，溶液變紅，溫度計溫度上升，肥皂水中產(chǎn)生大量氣泡，點燃氣泡，聽到輕微的爆鳴聲。

對改進實驗的補充說明如下。（1）由于分液漏斗容積有限，為了防止反應(yīng)過于劇烈，鈉取綠豆粒般大小即可。本實驗選擇的分液漏斗是高硼硅加厚材質(zhì)，作為該實驗的反應(yīng)容器是安全的。（2）為了避免在實驗中的兩小塊鈉卡在分液漏斗的活塞口處，影響到實驗現(xiàn)象的觀察，實驗時在活塞口處放一個螺旋狀的銅絲。（3）本裝置選擇數(shù)顯溫度計，在實驗過程中可以清楚地讀出各個階段的溫度。（4）實驗前先配制密度為1.0g/cm3的苯和四氯化碳的混合液，配制過程需要比重計測量校正。（5）在實驗過程中發(fā)現(xiàn)洗手液替代肥皂水，可以避免肥皂水難以形成氣泡的情況發(fā)生。

（四）具體現(xiàn)象和對現(xiàn)象的解釋

（1）金屬鈉浮在密度為1.0g/cm3的苯和四氯化碳的混合液上，說明反應(yīng)產(chǎn)生的氣體對鈉的托力不起主要作用，從而說明鈉的密度比水小。

（2）往高硼硅分液漏斗中加入滴有酚酞的水，觀察到溶液變紅，說明鈉與水反應(yīng)生成堿性的氫氧化鈉溶液。

（3）鈉與水劇烈反應(yīng)后，兩小塊鈉熔化并像水滴一樣融在一起形成一個鈉小球，溫度計顯示溫度升高，說明鈉與水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱使金屬鈉“熔”成小球。

（4）鈉在水面四處游動，肥皂水中產(chǎn)生大量氣泡，點燃氣泡，聽見爆鳴聲，說明鈉與水反應(yīng)生成可燃性氣體——氫氣。

通過本實驗，學(xué)生不但可以觀察到鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象，而且更有力地論證了鈉與水的反應(yīng)，從而更好地解釋反應(yīng)的現(xiàn)象及鈉的性質(zhì)。

三、本裝置的創(chuàng)新點

（1）實驗中煤油的應(yīng)用，減緩了化學(xué)反應(yīng)速率，延長了鈉與水的反應(yīng)時間，有利于觀察實驗現(xiàn)象。

（2）通過點燃肥皂泡的方法來驗證氫氣，具有操作簡便、安全可行和成功率高的優(yōu)點。

（3）便于學(xué)生深度探究，使學(xué)生在證據(jù)推理的過程中善于質(zhì)疑、敢于質(zhì)疑、積極驗證。

（4）借助于生活中的小常識——兩滴水滴靠近會融在一起形成一個水滴，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強學(xué)生對實驗現(xiàn)象的理解，落實科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（5）本裝置較大程度地融合了鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，將氣體的生成、產(chǎn)物的收集與檢驗集為一體，還可以推廣用于其他氣體的生成和檢驗，對學(xué)生的思維發(fā)散具有積極的作用。

結(jié) 語

化學(xué)實驗在化學(xué)課堂教學(xué)中起著舉足輕重的作用?；瘜W(xué)實驗不僅可以提高課堂教學(xué)效率，還可以提高學(xué)生對知識的吸收程度。本實驗用到的金屬鈉是一種具有代表性的金屬。通過鈉性質(zhì)的學(xué)習，學(xué)生可以掌握元素化合物知識學(xué)習的一些方法，又可以進一步類比、遷移到其他金屬的性質(zhì)中。本實驗從認證的角度改進鈉與水的反應(yīng)，既沒有讓學(xué)生想當然，也沒有讓學(xué)生死記硬背實驗現(xiàn)象，而是在實驗中嘗試了基于已有理論大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、積極驗證的方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，同時培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)推理、創(chuàng)新和解決問題的能力。