创新实验装置 凸显实验效果

新课标苏教版高中《化学》（必修1）P49介绍了金属钠在空气中燃烧的实验过程：从煤油中取出金属钠，用滤纸拭去表面的附着物煤油，放在新石棉网上，用酒精灯对其进行加热，使金属钠慢慢熔化、燃烧，证明浅黄色的Na2O2是该实验的生成物。然而，实际操作生成物偏偏是黑色固体多，反复尝试，效果总不让人满意。

为此，笔者对实验进行深入研究，尝试改进设计装置，取得良好的教学效果。

一、探究黑色固体生成物

有关石棉网上燃烧金属钠生成黑色固体物质的现象，部分老师归因于金属钠较强的还原性。笔者尝试了三种实验进行分析验证。

[实验Ⅰ]

用大功率电炉给一新石棉网加热，结果白色石棉网无明显变化。表明强加热时白色石棉网不会变黑。

[实验Ⅱ]

用酒精灯外焰给新石棉网加强热，石棉网由白渐渐变黑。这源于酒精不能充分燃烧，有细小炭黑生成，渗入石棉网造成网面变黑。

[实验Ⅲ]

用滤纸拭净钠表面煤油，放入燃烧匙，用酒精加强热。开始燃烧时，立即将其放入盛有CO2集热瓶中，金属钠在瓶中能继续强烈燃烧，冒着白烟，并发现集气瓶中有大量白色和少量黑色生成物，燃烧匙中也有白色与黑色生成物。由此表明，金属钠与二氧化碳发生反应生成氧化钠和炭：4Na+CO2=2Na2O+C。

至此，可以认为，黑色物质不单是煤油燃烧不充分造成的，其产生的主要原因是：一方面酒精灯加热时，燃烧不充分生成细小炭黑，并渗入石棉网造成石棉网变黑；另一方面是燃烧酒精时，生成二氧化碳，一部分金属钠与二氧化碳发生了反应生成炭黑，附着在石棉网上。

二、探究淡黄色固体Na2O2较少的现象

[实验Ⅰ]

用一块绿豆粒大小的金属钠，拭去表面煤油，放到新石棉网上，用酒精灯加强热，等燃烧完毕移去酒精灯。

[实验Ⅱ]

取一块绿豆粒大小的金属钠，拭去表面煤油，放到新石棉网上，用酒精灯加强热，当金属钠开始燃烧时立即移去酒精灯。

[实验Ⅲ]

用一块比绿豆粒大两到三倍的金属钠，拭去表面煤油，放到新石棉网上，用酒精灯加强热，当金属钠开始燃烧立即移去酒精灯。

现象比较：实验Ⅰ比实验Ⅱ的燃烧更为剧烈，并且弥散到空气中的白烟更多，而留在石棉网上的淡黄色固体Na2O2更少；实验Ⅲ比实验Ⅱ的燃烧又更为剧烈，然而在石棉网上留下的淡黄色固体Na2O2却较多。

至此，可以判断，要想在空气中燃烧金属钠，并且尽量减少甚至避免产生黑色固体，而产生实验效果明显的淡黄色固体Na2O2，实验的关键有三点：（1）不能在石棉网上直接给金属钠加热，需要放在不会渗透炭黑的实验仪器上进行，同时，应尽可能的保证金属钠与空气充分接触；（2）一旦金属钠开始燃烧，应以最快速度移去酒精灯，防止金属钠燃烧过于剧烈，这样可以尽量减少燃烧生成物的弥散；（3）为了使实验效果更加明显，产生更多的淡黄色固体Na2O2，教学效果更为理想，所选用的金属钠块应适当大些（黄豆粒大小）。

三、创造性改进实验

1.实验仪器与药品

铁架台及其附件、学校实验室的硬质玻璃管或破试管、气囊、气球、酒精灯、小刀、镊子、滤纸、金属钠。

2.配备实验装置

把玻璃管固定在铁架台的合适位置（保证酒精灯的外焰能给试管加热），把气囊固定在试管一端，将气球固定在另一端。结合试管高度放置把酒精灯放在在试管架合适位置。

3.实验步骤及现象

①把实验装置连接好，用镊子从煤油中取出金属钠，用小刀切取一黄豆粒大小的金属钠，用滤纸拭去表面的附着物煤油，放进准备好的固定在试管架上的硬质玻璃管或破试管。

②用酒精灯的外焰先给试管进行预热，然后对准玻璃管或破试管里的金属钠块加强热。当金属钠开始燃烧，迅速移开酒精灯，并用气囊给试管均匀鼓入空气。

③观察玻璃管或破试管内的金属钠安静地燃烧，此时，试管里弥漫大量的淡黄色的烟，部分烟进入气球。等金属钠燃烧充分后，反应结束，玻璃管或破试管里以及气球里有较多的非常美丽的状淡黄色固体物生成。

利用该装置进行金属钠空气燃烧试验，淡黄色固体Na2O2生成物较多，反应现象明显，实验效果比较理想。改进实验设计具有装置简单、方便操作、反应现象明显，并且其生成物可利用等诸多优点，既能达到理想的实验效果，又能给学生以美感，同时有利于学生树立绿色化学思想，形成环境保护意识。