金属钠性质探究实验的创新改进

摘要：对金属钠的性质实验进行了创新改进，用易得的器材、巧妙的方法探究了钠在空气中的颜色变化、钠在空气中燃烧、钠与水反应等性质。新改进的实验现象明显，操作方便，有益于环保，既有利于学生进行分组实验，又有利于在教学中培养学生创新意识、实验探究能力等化学核心素养。

关键词：金属钠；钠燃烧；钠与水反应；实验改进

文章编号：1005C6629（2017）2C0066C03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

人教版与苏教版高中化学必修1教材中都有金属钠的性质探究实验，但或多或少都存在一些不足。经过多次的探究实践发现，这些实验都可以作一些改进，设计得更加合理，使其更适合实验探究与教学。

1 探究金属钠的颜色及在空气中颜色的变化

1.1 原实验不足之处

两种版本的教材中都是用滤纸吸干钠表面煤油后，用小刀切去一端外皮，观察钠的颜色。由于金属钠在空气中氧化比较迅速，用小刀切开金属钠，表面马上变暗，学生不易观察到钠的银白色与光泽，也不能明显地观察到表面颜色的变化[1]。

1.2 实验创新改进

（1）方法一

①材料准备：将1mL塑料注射器前端切去，用它作钠的取用器。为了使钻取更容易，最好先用卷笔刀将注射器前端削薄些，再用小刀将前端切面修平整，以便在钻取时能更好地将钠切开。再准备底部有圆孔的橡胶塞（一头有孔）或用打孔器在橡胶塞上打一个适当大小的孔（不要打穿），用来放置钻取钠后的注射器，既能让钠更少地接触空气，又能防止手不小心碰到。如图1所示。

②实验操作：取一块较大钠块（宽度和厚度 8～10mm）置于滤纸上，一只手用镊子固定钠块，另一只手紧握上述注射器垂直插入钠块中，直至钻透，然后拔出注射器，刚刚钻取的钠就留在注射器内，从注射器外侧可以观察到金属钠美丽的银白色金属光泽，宛如“银镜”。缓缓推动芯杆，推出小部分金属钠，对比观察。实验结束后，将注射器插入橡胶塞的小孔内。如图2所示。

（2）方法二：如果没有1mL注射器，也可以用单球干燥管（尽可能选较小规格）替代。取一块较大钠块置于滤纸上，一只手用镊子固定钠块，另一只手握住干燥管大头一端，用小头玻璃管一端垂直向下钻取钠块。这样操作很顺手，不必用很大的力。由于干燥管是玻璃的，透明度更高，从干燥管外侧同样可以观察到金属钠美丽的银白色金属光泽。将干燥管平放后，用细玻璃棒或竹针等将干燥管内的金属钠缓缓推出一小部分，通过对比观察，可以立即观察到露于空气中的钠表面变暗了。如图3所示。

要注意的是钻取时最好能戴上手套，以防受伤，钻取后剩余的钠块要及时放回原试剂瓶中，而后续实验中用到的钠就可以从注射器或干燥管中取用了。由于钻取的钠上煤油极少，也就省去了用滤纸吸煤油这一操作。这两种方法操作都很方便，效果十分理想，相比较而言，方法一操作更为方便。由于注射器上有刻度，可以让学生根据实际需要，用芯杆推出所需长度的金属钠以获取绿豆粒或米粒大小，可操作性更强，而且进入注射器中的钠几乎与空气隔绝，可以长时间观看到钠的银白色金属光泽。

2 探究金属钠在空气中的燃烧

2.1 原实验不足之处

苏教版中钠的燃烧是在石棉网上进行的，实验中只能观察到黑色物质生成，通常看不到淡黄色的物质[2]；而人教版中是在坩埚中进行的，这样操作不太方便，产生较多的烟扩散到教室里，易污染教室环境，影响师生健康，实验后的坩埚也基本报废了。

2.2 实验创新改进

（1）方法一

①材料准备：取一支12mm×100mm的小试管，从试管内用玻璃棒将底部捅破（如果底部有破损的试管就可以直接拿来用了，目的是便于燃烧时空气流通），由于小试管的管壁薄，钠在加热燃烧时所需时间短。将试管夹的长柄一端切去两侧等长待用（也可用晾衣的竹夹替代）。

②实验操作：切取绿豆粒大小的金属钠，置于破损试管中（距管口约1cm），用上述加工过的试管夹夹住试管底部在酒精灯火焰上加热，观察到金属钠熔化后表面产生一层黑膜（或燃烧）时，停止加热，将试管与试管夹一起置于石棉网（或其他垫板）上，试管夹的头部朝下，这样试管自然形成一定的角度，有利于空气流通，立即罩上玻璃水槽或大烧杯。可以观察到钠继续燃烧，产生黄色火焰，最终生成淡黄色的固体。如图4所示。

（2）方法二：由于易拉罐底部跟蒸发皿类似，也可以用铝制易拉罐底部做钠燃烧的承载体[3]。切取绿豆粒大小的金属钠，置于易拉罐底部（只剪取底部有凹穴的一部分）凹穴中央，用坩埚钳夹持在酒精灯上加热，观察到钠燃烧后，立即将其置于石棉网上，并快速用一倒置的漏斗（漏斗口径尽可能大些，如90mm规格，以确保有足量的空气，在漏斗的尖嘴处用乳胶头封住）覆盖，观察钠的燃烧现象。如图5所示。

这两种方法均较好地防止了产生的烟的扩散，更绿色环保。相比而言，方法一操作更方便，现象更易观察。

3 探究金属钠与水的反应

3.1 原实验不足之处

两种版本的教材都是在烧杯中加适量水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小K钠放入水中。这样在实验时，熔化的钠很容易游到烧杯壁上发生燃烧，给实验带来不便；在反应前就滴入酚酞，之后不易直观了解溶液为何变红。其实能否变红，取决于是否加酚酞溶液，如果不加酚酞则溶液是无色的，如果加石蕊溶液，溶液就变成蓝色；此外，这个实验还无法检验生成的气体。

3.2 实验创新改进

（1）方法一：将烧杯改为250mL锥形瓶，加入约50mL水，这样由于锥形瓶下大上小的结构特点，金属钠在反应过程中不容易游到壁上去。另外待反应结束后再滴入酚酞溶液，对比颜色变化更有利于学生根据观察得出正确的结论。

（2）方法二：将适当大小的钠块置于玻璃注射器针筒内，快速吸入适量水，钠遇到水后迅速反应（针头朝下），反应结束后将溶液压入烧杯内。控制好活塞的推动速度，将针筒内的气体挤出并点燃。向烧杯内加入酚酞，溶液变红。

（3）方法三：在干燥管内装入适量水（下端用乳胶头套住，水面距干燥管顶端留些空间），固定于铁架台上，下方放一个烧杯，如图6（a）所示。在橡胶塞上固定一根针（可以用回形针加工），在将针扎入橡胶塞时，可以用镊子根部夹住针的末端部位，一只手握紧镊子两侧，这样就可以轻松完成，而且针也不会变形。实验前将切取大小适中的钠块固定于针上，塞紧橡皮塞（不要接触到水）。实验时拔去乳胶头（此时水不会流下来），将针快速下压，使钠进入水中。由于干燥管内几乎没有空气，所以非常安全，产生的气体将干燥管内的水压出，如果还有钠剩余，则剩余的钠将继续与烧杯中的水反应，直至反应结束，此时干燥管内已收集满生成的气体。向烧杯内的溶液中滴入酚酞溶液，溶液变红，说明生成了碱性物质。将干燥管倒置并固定于铁架台上，如图6（b）所示。将橡皮塞取下[4]，迅速用点燃的火柴靠近干燥管上方的管口，可以观察到气体起初能够安静地燃烧，产生黄色火焰，当火焰快熄灭时可听到一声尖锐的爆鸣声，说明钠与水反应产生的气体是H2。

这三个创新实验都比较安全，操作也很简便。其中方法三取材容易，操作方便，现象明显，既能同时探究金属钠与水反应的生成物，还能演示氢气的燃烧和爆鸣实验，给学生留下深刻的印象。

以上改进实验操作方便，现象明显，既适合教师演示，也适合学生分组实验。在课堂上，从一开始取用钠的方法简单易行，对比观察钠在空气中颜色变化的现象明显，又为后续实验提供了高品质的钠。通过目测注射器或干燥管内金属钠的长度切取合适大小的钠块，为学生取用金属钠提供了更可行的尺度标准，而且握持注射器或干燥管，用小刀切取的操作十分方便。这几个实验一气呵成，既提高了效率，让学生充分体验到实验带来的无穷乐趣，还培养了学生实验探究能力和创新意识等化学核心素养，可谓一举多得。

参考文献：

[1]李改芳.关于教材中钠的性质实验的改进[J].中学化学教学参考，2014，（5）：62.

[2]杨麦琴.钠的性质实验的几点创新设计[J].浙江教育技术，2011，（6）：47.

[3]江程翔，程志远.用易拉罐改进“钠燃烧实验”[J].发明与创新（中学生），2015，（4）：26.

[4]R俊林，赵立国.钠与水反应实验的新方法[J].化学教学，2009，（10）：17.