浅谈钠的燃烧实验改进

浅谈钠的燃烧实验改进

1.老版人教版教材中关于钠的燃烧实验的呈现

在老版人教版教材中关于钠的燃烧实验的呈现，都是在石棉网上用酒精灯加热观察实验现象。在这个实验设计中，有优点，也有很大缺陷。实验装置如下图所示。

该实验设计的优点：

(1).装置设计简单，操作简单。

(2).仪器和学生的视线在同一平面上，学生能观察到整个实验现象及产物颜色。

该实验设计的缺点：

(1). 反应过程快。金属钠开始燃烧后一道白烟冲天而起，反应很快结束，黄色火焰稍纵即逝学生很难观察到黄色火焰。

(2). 反应现象杂。反应后留下的产物不多，且易在石棉网上形成黑色的斑点，掩盖淡黄色固体。

(3). 石棉网孔隙较大，具有“渗漏”现象，钠在熔化燃烧过程中易渗漏到石棉网网底，而观察不到生成物。

2. 新课标人教版教材中关于钠的燃烧实验的改进

在新新课标人教版教材中关于钠的燃烧实验的改进，整个实验在坩埚或者蒸发皿中加热进行。实验过程及现象：将坩埚或瓷蒸发皿洗净，烘干。从煤油中镊出一小块金属钠，用小刀切取黄豆大小的钠粒，用滤纸将其表面上的煤油吸干，放入批涡或瓷蒸发皿中，将批润或瓷蒸发皿放在泥三角上，加热大约ｌｍｉｎ，金属钠溶化，随即开始燃烧，并发出黄色火焰，燃烧时间大约持续5min。实验装置如下图所示。

该实验设计的优点：

(1).装置设计简单，操作简单。

(2).跟石棉网相比，坩埚能比较清楚的看到最终淡黄色的产物。

该实验设计的缺点：

(1).由于所用仪器的局限性，学生无法观察到钠燃烧熔化的全过程。

(2).淡黄色的产物中还是有少量的黑色物质。

3.关于实验改进的思路

在老版教材和新版教材关于钠的燃烧实验的呈现我们可以得知，教材最终致力于向学生呈现纯净的淡黄色的产物，明显的实验现象。根据上述两种实验设计的药品与操作，我们可以发现产物不纯净，现象不明显的几个主要原因。

(1).反应原料的问题

我们在做钠的燃烧实验时，从煤油中取出一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，众所周知，金属钠是非常活泼的金属，在空气中极易被氧化，所以不能保证此时的钠一定是纯净的钠。另一方面，反应中的氧气来源于空气，但是空气中并非是纯净的氧气。因此上述原因都有可能导致实验现象不明显，产物不纯净。

(2).反应载体的问题

在老版教材中，实验所用载体的是石棉网，导致钠直接与火焰接触，燃烧生成的二氧化碳直接与钠反应，生成黑色的碳单质，从而使产物出现黑色的斑点。

4Na+CO2=2Na2O+C

而在新课标人教版教材中，将实验载体改成坩埚或者蒸发皿，避免了反应物直接与火焰接触，使淡黄色物质更纯净，反应现象更明显。但是该实验实际操作中，还是会出现少量的黑色物质。因为空气中有二氧化碳，不可避免的会是单质钠与二氧化碳反应。

4.最终实验改进方案

综上所述，反应原料和反应载体是实验改进的主要方向。

在实验原料方面，应该选取纯净无污染的钠。

而在反应载体方面应该避免反应物直接与火焰接触，而且使整个反应体系尽量避免与二氧化碳或者空气中的气体杂质接触。因此反应体系应在一个半封闭的体系中反应。所需氧气外界不断地补给，使反应处于可控制的条件下。实践证明现象确实比较明显，尤其值得注意的是在间歇性鼓入空气时，金属钠燃烧时有时无淡黄色，现象特别明显。

因此，最终的实验改进方案是：

实验仪器：硬质玻璃试管，洗耳球，橡皮塞（顶端挖孔，能插进洗耳球），酒精灯，铁架台

实验药品：金属钠

操作步骤：

(1).取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去几端的外皮，使纯净无氧化的金属钠快速置于硬质玻璃试管中，盖上橡皮塞，插进洗耳球。

(2).用酒精灯加热至金属钠熔化成闪亮的小球，用洗耳球向硬质玻璃试管中鼓入空气，能看到钠剧烈燃烧，发出黄色的光。完全燃烧后，试管里有明显的淡黄色物质生成。

5.总结

进行此实验，应该注意以下两点：

(1).动作要快。用刀切去几端的外皮后，金属钠很容易被空气氧化，因此要快速的将它

置于玻璃试管中，并且尽快用酒精灯加热，避免被试管里的空气氧化。

(2).控制温度。钠的燃烧产物与反应温度有关。

2Na+O2=2Na2O(180~200°C)

2Na+O2=Na2O2(300~400°C)

另外通过查阅资料，我们发现：

2Na2O2=2Na2O+O2 (460°C)

综上分析,要保证钠燃烧的产物是过氧化钠就必须要控制温度在４００～４６０℃之间这是该实验改进的关键所在。

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