钠与氯气反应的实验创新

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  很多老师在演示钠与氯气反应的实验时是这样操作的—取一块绿豆大的金属钠,用滤纸吸干表面的煤油后,用刀切去氧化层,放在石棉网上,用酒精灯微热。待钠熔成球状时,将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方。在这一实验过程中,存在以下几个问题:(1)氯气要事先收集好,到课堂上演示时可能有泄漏;(2)在把氯气倒扣到钠的上方时,氯气也极容易泄漏发生危险;(3)需对金属钠进行加热,消耗一定的能源。针对以上几点,笔者对钠与氯气反应的实验进行了一些改进和创新,现分享给大家。
  一、实验仪器及试剂
  1.实验仪器:锥形瓶、长针注射器、称量瓶、烧杯、自制T型管、胶头滴管、玻璃管、镊子、小刀、滤纸、乳胶管、药匙、弹簧夹。
  2.实验试剂:高锰酸钾固体、浓盐酸、金属钠、水、氢氧化钠溶液。
  二、实验装置图(如图1)
  三、实验原理
  四、操作要点及实验现象
  1.在洁净干燥的锥形瓶底部铺一层沙子,按照装置连接好仪器并检查气密性。
  2.称量瓶中装约1g的高锰酸钾固体,在长针注射器中抽取约5mL浓盐酸,烧杯中装入适量的氢氧化钠溶液,连接好装置。
  3.用小刀切一小块(绿豆大小)金属钠,用滤纸吸干表面的煤油后,沿T型管放人锥形瓶中。
  4.关闭弹簧夹1、2,按压长针注射器,向称量瓶中加入约2mL浓盐酸,使之与高锰酸钾固体反应,反应剧烈,锥形瓶中迅速出现黄绿色气体。
  5.打开弹簧夹1,沿着T型管滴入一滴水,使水滴到金属钠上。可观察到金属钠迅速熔化,与水发生剧烈反应,同时锥形瓶中黄绿色气体变成白烟。
  6.关闭弹簧夹1,打开弹簧夹2,使多余气体通过T形管被烧杯中的氢氧化钠溶液吸收。
  五、实验改进的优点
  1.实现钠与氯气反应的一体化。将制备氯气和氯气与金属钠反应的实验放在同一个反应仪器中完成,避免了事先制备氯气的麻烦,以及整个实验过程中氯气泄漏造成的环境污染问题;用锥形瓶作反应容器,因为容积大,利于大家观察实验现象。
  2.实现钠与氯气反应的微型化。氯气现制现用,无论是黄绿色气体氯气的生成还是白烟氯化钠的生成,实验现象都非常明显,所以该实验可以很好地实现微型化,无需像老师演示的实验那样先制取一集气瓶的氯气。而且本实验中用长针注射器和称量瓶代替了原来的长颈漏斗和锥形瓶,进行了实验仪器的创新。
  3.实现鈉与氯气反应的绿色化。(1)将制备氯气和氯气与金属钠的反应在同一反应仪器中进行,减少了氯气在制备及与金属钠反应过程中的泄漏。(2)通过使用注射器,使氯气的制备及与金属钠的反应体系处于一个封闭体系,减少实验过程中氯气对环境的污染。通过T型管的使用,减少了玻璃仪器之间的连接,有效地减少了氯气排入大气的可能。
  4.实现钠与氯气反应的低耗能。巧妙利用水与金属钠的反应除去钠表面的氧化膜,实现了将钠熔成小球的同时,利用反应放出的热量加快金属钠与氯气的反应,免去了用酒精灯加热消耗能量,且反应时间短,易于操作。
  作者单位:江苏省南通第一中学
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