金属钠范文

时间:2023-03-21 08:27:57

金属钠

金属钠范文第1篇

关键词:演示实验;装置;器材;改进

一、实验目的

(1)掌握钠与水反应的实验操作。(2)理解钠与水反应有关实验现象的原因。 (3)培养学生利用实验分析、解决问题的能力。(4)培养学生创新思维的能力。(5)使学生初步学会根据参加反应的“元素种类”和“原子结构”推导可能生成的反应产物。(6)培养学习化学的兴趣,感受化学世界的奇妙,有将化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。

二、实验原理

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

三、提出问题

如果按高中化学第一册

(必修)P26[实验2-3]和[实验

2-3]所介绍的装置(见图1)

来演示金属钠与水的反应,

有如下不足:

(1)钠与水反应一般现象的观察和对产生气体的收集与检验这两个过程的分离是没有必要的。(2)钠与水反应非常剧烈,存在一定的安全隐患。(3)用排水法收集氢气时,需要将盛满水的试管倒置于烧杯(500ml)内,操作不方便,比较麻烦。况且在实际操作中,金属钠颗粒容易从铝箔中脱落,浮出水面,从而导致实验失败。(4)用同一小颗粒金属钠,实验不能反复进行多次,另外金属钠的量较难控制,量少了,收集不满一试管的氢气,量多了,又有危险。(5)用排水法收集气体时,生成的氢氧化钠会腐蚀手。

四、实验改进

针对上述不足,解决问题的关键是控制钠与水反应的速率,只要控制好钠与水反应的速率,对钠与水反应一般现象的观察和对产生气体的收集与检验就不是难题。实验改进方案以煤油来控制钠与水的反应速率,将教材中的整个实验合二为一,避免了上述问题。实验改进装置秉承启普发生器的设计思想,设计出一个(见图2)。

五、实验用品

仪器:注射器、软塑料瓶、橡胶管、尖嘴管、玻璃管、弹簧夹、铁架台等。药品:钠、水、酚酞试液、煤油。

六、实验步骤

实验的具体操作和现象如下:

(1)按图2完成仪器组装,取下注射器上端的橡胶塞,关闭下端的弹簧夹,向注射器中倒入约50ml的煤油;将除去氧化膜的小块钠(黄豆大小),放入到煤油中,塞上带玻璃尖嘴的橡胶塞,并打开尖嘴处的弹簧夹。(2)在简易漏斗中加入滴有酚酞试液的水约100ml,打开注射器下端的弹簧夹,就有大量的水进入注射器,等注射器上端的煤油层刚到橡胶塞处,关闭尖嘴处的弹簧夹。(3)钠与水反应,钠在煤油层中上下移动,其表面产生气泡,水层逐渐变成红色,同时注射器内液面下降。(4)当注射器内钠停止反应时,打开尖嘴处的弹簧夹,在尖嘴管口点火,可见到明显的黄色火焰(因玻璃中含有钠元素),证明产生的气体为可燃性的氢气。(5)随着氢气的燃烧,试管内压强减小,右边的水又进入注射器内,与金属钠接触时,反应又继续进行,故用同一颗粒金属钠,可反复几次进行试验。

七、实验改进后的优点

(1)操作简便,安全。由于钠与水反应是在水和煤油的交界面进行,反应缓慢,而且整个反应是在密闭的容器内进行,从而避免了起火、爆炸、飞溅等现象。(2)实验内涵丰富。一套实验装置在较大程度上涵盖了钠与水反应的各种问题,以及钠金属的物理性质和保存等方面的问题。(3)实验现象明显新奇。小球上下运动的实验现象在中学实验上并不多见。(4)可控制反应,并可反复进行多次实验。(5)仪器来源于日常生活中的常见物品,组装简单,容易推广。(6)不会腐蚀手。

参考文献:

[1]王良文.金属钠与水反应安全发生装置

[J].化学教育,1995(1).

[2]韩丽,王淑英.钠与水反应实验的改进[J].

中学化学教学参考,1999(11).

[3]张苓珍.高中化学实验改进四则[J].中国

教育技术装备,2009(16).

金属钠范文第2篇

关键词: 金属钠 实验 观察

【中图分类号】G633.8

Abstract: the reaction of metallic sodium and water is high school chemistry compulsory content and experimental textbooks is the sodium is put into a beaker of water and phenolphthalein, observed metal molten sodium is a ball in the water swimming rapidly and the solution turned red, so as to get the conclusion of sodium and water reaction to generate sodium hydroxide and hydrogen. But it is not possible to test whether the generated gas is hydrogen. In view of the above problems, the author uses the micro chemical instrument to improve the reaction between sodium and water, to reduce the dosage of the drug, and to test whether the gas produced by the reaction is hydrogen.

Key words: sodium metal experimental observation

一.验原理:

2Na+2H2O=2NaOH+H2

二.实验仪器

U型管、内套管、胶塞、针筒、橡胶管、烧杯、玻璃导管

三.实验装置(略去操作台)

四.实验步骤

1.将U型管倾斜,向其中注入含酚酞试剂的蒸馏水(水不要接触到内套管所在的位置),用胶塞塞住左侧管

2.在支管口套上橡胶管、玻璃导管,将玻璃导管另一端放入装有水的烧杯中

3.在干燥的内套管中放入金属钠,将内套管放入U型管中,用带有针筒的胶塞塞住右侧管口

4.将左侧管口的胶塞取下

5.用针筒抽气使金属钠与水接触

6.反应一段时间后,用针筒抽取一定量的气体

7.点燃针筒中的气体

五.实验改进后的优点

1.用微型仪器进行实验,节约了实验药品,使实验成本降低[1]

2.U型管右侧组成启普发生器,能够控制反应的开始与结束

3.在支管处链接玻璃导管,玻璃导管另一侧放入水中,保证了装置的气密性,也防止应产生气体过多装置内部气压过大而发生危险

4.钠与水反应实验的传统装置存在钠粒乱溅的情况[2],本实验将装置封闭,防止了这一现象的发生

[1]衷明华.中学化学实验教学研究[M].广州:暨南大学出版社,2010.117-122

[2]马学敏,王佳旋,衷明华.钠与水反应实验的改进[J].广东化工,2014,(12):34.

金属钠范文第3篇

关键词:金属钠置换铜;实验方案比较;化学实验教学

文章编号:10056629(2014)3006002 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

置换反应是初中化学实验常见的反应,这类反应让学生对金属活泼性强的金属可以置换出金属活泼性弱的金属的认识较为深刻。鲁科版高中《化学1》第18页的金属钠与硫酸铜溶液的反应是学生进入高中阶段后第一个课外实验[1],反应生成蓝色沉淀的结论显然难用初中所学置换反应的规律进行解释。在多年的教学实践中,学生就这个实验提到最多的是,金属钠为什么不能把铜置换出来?金属钠怎样才能置换出铜?

关于第一个问题,笔者比较赞同的观点是――钠是活泼的金属,从活泼性角度来分析,钠可以将溶液中的H+和Cu2+置换出来,虽然单独的铜离子比氢离子氧化性强,但在溶液中铜离子以水合铜离子形式存在[2],金属钠在接触铜离子之前已先接触到了H+。所以将金属钠投入到水中后,钠主要是与水电离出来H+发生反应,而且钠与水反应太快会导致铜离子与钠基本上没有太多接触机会。

关于第二个问题,金属钠在什么情况下可以置换出铜?结合金属钠不能置换出铜的原因不难发现,阻碍钠置换出铜的关键问题在于水,如果能排除或者减少水分子与钠反应这一干扰因素,钠应该是可以把铜置换出来。

1 金属钠置换出铜常见方案比较

结合近几年的相关资料,钠置换出铜的相关方案,大致可以分为2大类。

第一类:钠与铜在没有加水的情况下通过升温熔融实现钠置换出铜[3],用这种方式置换出铜的原因是钠比铜活泼,该方案对于刚进入高一阶段的学生而言比较好理解。但这个方案最大的困难在于给固体加热使之融化时钠易与氧气反应,所以成功的关键在于提供一个隔绝空气的反应环境,或者在给固体加热时固体周围用保护气阻止空气与固体接触。

笔者选择了用保护气覆盖在固体表面给固体加热这一方式,在保护气的选择方面笔者分别用N2和CO2这两种气体进行了尝试,其中选用CO2做保护气更适合一些,因为实验室制取二氧化碳比较容易,而二氧化碳的密度比空气大,气体也更容易覆盖在固体的周围有效隔绝与氧气的接触。

该方案的优点是比较容易获得较多红色固体,但操作起来比较繁琐,高一学生自行完成实验较难获得成功。

第二类:利用各种条件,增大金属钠与铜离子的接触机会,其中比较典型的做法有,将硫酸铜溶液滴入到金属钠表面,钠因为过量使部分铜离子被置换出来;或者将钠用刺有小孔的铝箔包裹住投入到硫酸铜溶液中[4],间接增加钠与铜离子的接触机会。

将硫酸铜溶液滴入钠表面的做法较难成功,只有选择了将浓度较大的硫酸铜溶液滴入面积较大的钠片后,偶尔才能看到大量黑色沉淀物之中有少量红色物质出现;采用铝箔包裹住钠投入到硫酸铜溶液实现置换出铜的方法操作起来亦有一定的难度和危险,钠的大小、孔的数量和大小、铝箔的大小及包裹方式等都会影响实验的成败。

与第一类方法不同,第二类置换出铜的方法只是减少了钠与水的反应机会,反应过程会出现大量其他颜色的沉淀,这些沉淀使得要观察到红色物质具有相当大的难度。

虽说上述相关实验已经多次进行了尝试,但产生的红色固体是否一定为铜?通过查阅相关资料和结合反应物成分分析,红色固体也可能是Cu2O。

为了鉴定红色固体的成分,笔者将得到的红色固体用清水洗干净后置于表面皿中(因为量不多,放入表面皿更易观察),分别尝试用浓氨水、浓盐酸来溶解表面皿中的红色固体,结果发现这些红色固体加入浓氨水或者浓盐酸后没任何变化,而实验室提供现成的Cu2O加入浓氨水或者浓盐酸是可以得到蓝色溶液的。实验最终是通过加入稀硝酸才将表面皿中的红色固体完全溶解并得到浅蓝色的溶液,这也进一步证实了用上述方法置换出铜确实可以实现。

有没有一种更简单、安全、现象也明显的操作方法实现钠置换出铜?

2 新实验方案设计

2.1 介质概念启示

有机化学教材中有关肥皂制备的实验给了笔者很大的启示,实验中为了促进油脂和氢氧化钠溶液充分混合加入了无水乙醇[5]。如果有一种类似于乙醇的介质能溶解铜盐,而介质本身不与钠发生反应,那不就有可能实现钠接触到铜离子了吗?

确定了基本方向后,笔者在百科里面进行了详尽的查找,发现有不少铜盐溶于不与钠反应的有机溶剂。

(1)溴化铜溶于丙酮、吡啶;

(2)氯化铜略溶于丙酮和乙酸乙酯;

(3)醋酸铜微溶于乙醚。

为了更清晰地观察实验,笔者将钠切成2厘米长和宽的钠片,选择了部分有机溶剂溶解铜盐,再将所得液体滴入到钠片上。

2.2 部分实验操作

2.3 实验分析

整个实验操作没有出现剧烈的反应和爆炸,实验现象也很明显,尤其是溶有溴化铜的丙酮溶液与钠片反应可以看到钠片出现一层相当明显的红色固体,这些物质会不会就是铜?为了验证这一想法,笔者再次取出上述实验得到的红色固体用水清洗后置于表面皿,分别用盐酸、浓氨水和稀硝酸进行检测。检测结果和预想完全一致――固体就是只溶于稀硝酸的金属铜。

至此,利用有机溶剂作为介质溶解铜盐后再与钠反应置换出铜单质的方案已经被证实可行。而且这种方式目前是所有方法中操作最简单、现象最明显、相对最安全的方式。

2.4 实验疑惑

实验虽然已经达到了预期的效果,但实验的成功让笔者产生了新的疑虑。

铜盐溶于这些有机溶剂后铜盐能电离吗?考虑到这种溶液可以与金属钠发生反应,笔者推测铜盐溶解后是可以电离出铜离子的(之前笔者一直认为盐只有溶于无机溶剂或者熔融下才能电离出离子)。

实验室提供的丙酮、乙酸乙酯均含有少量的杂质,这些杂质是否会导致金属钠置换出铜?

鉴于高中实验条件有限,一直未能找到不含有任何杂质的有机溶剂进行相应的实验,希望有条件的同行能继续研究下去,使得利用有机溶剂溶解铜盐与钠发生置换反应这一方案从理论到实践能更加成熟。

3 废弃物处理需谨慎

从表面上来看,相对其他方案,利用有机溶剂溶解铜盐与金属钠发生置换反应生成铜单质显然更安全,也更容易操作。

但这一方案有一潜在的危险,那就是实验结束后废弃物的处理。

将溶有铜盐的有机溶液滴入到钠片后,一般情况下钠并没被反应完,而实验结束后不可避免的就是进行废弃物处理,通常情况下都是将废弃物直接倒入废液缸中。但未反应完全的钠片不能直接倒入废液缸,一旦将钠片丢弃于废液缸,钠与水会剧烈反应甚至着火爆炸。建议将未反应完的钠片在石棉网上直接燃烧掉,或者将水直接滴到石棉网上的钠片上,让钠反应完全后将剩余固体物倒入废液缸。

结语:鉴于金属钠过于活泼,在实验中容易燃烧和爆炸,在教学中不建议学生课后单独通过自行实验探索钠置换出铜的方法;即使教师在课堂上演示金属钠置换出铜的新方法,也一定要对新方法了然于胸再进行操作,以免在课堂上发生安全事故。

参考文献:

[1]王磊主编.普通高中课程标准实验教科书・化学1(必修)[M].济南:山东科学技术出版社,2010:18.

[2]高等教育出版社,北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学,无机化学教研室.无机化学下册(第2版)[M].北京:高等教育出版社,1991:742.

[3]王胤琪.钠能从硫酸铜中置换出铜单质吗[J].化学教与学,2010,(12):79~80.

[4]吴孙富,冯乡情,李春娥,朱红兵.钠不能从硫酸铜溶液置换出铜吗[J].中学化学,2004,(3):23.

金属钠范文第4篇

关键词:钠;观察;燃烧;创新设计

文章编号:1008-0546(2012)04-0093-01 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.04.041

钠是一种典型的金属元素,是化学课程标准中要求的重要元素化合物知识,也是高中阶段学习的第一种金属元素,学好本节内容对其他金属元素的学习具有指导性作用。在本节学习中用到多种方法,如观察法、实验法、比较法、归纳法等,是学习元素化合物知识的重要方法,这其中观察法和实验法是最为直观的体验学习方法,最易激发学生学习兴趣,培养学生能力,值得老师去潜心研究,精心设计,从而为学生呈现最佳的学习情境。

一、问题的提出

教材在本节内容中主要设计了三个实验:金属钠的取用及观察、钠的燃烧、钠与水的反应,旨在加强学生对于钠的物理和化学性质的认识,但传统的实验方法均存在观察效果不佳等缺点,影响了实验的功能,有待改进。细细搜寻了一下有关钠的性质实验创新设计,有关钠和水的实验研究比较多,有些效果也很好,在此就不做过多的介绍,本文主要谈谈我对钠的观察和钠的燃烧两个实验的创新设计。

二、钠的观察实验创新设计

1.传统的实验方法

取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切去一端的表层,观察表面的颜色;将其放置在空气中,观察表面的颜色。

2.存在的不足

主要有两点:一是用小刀切去金属钠一端的表层后,其暴露的断面比较小,不利于学生的观察,二是钠在空气中极易被O2氧化,所以断面迅速氧化成灰白色,而不太容易认识到它的“庐山真面目”。

3.实验创新设计

学生在进行分组实验时,钠氧化后变成灰白色这个现象是很容易观察到的,所以关键在于怎样给学生清晰呈现金属钠的银白色,从而形成良好的对比效果。

这里介绍一种自制钠棒的方法,仪器选择:两支大小不同的试管(将小试管插入大试管里,要求两管壁之间的间隙尽可能小),实验方法:先加热大试管,减少试管里的空气含量,取花生米大小的一块钠,不要用滤纸吸干表面的煤油,迅速用小刀切去表面氧化层,放入大试管里,在酒精灯上继续加热,与此同时也加热小试管的底部,待到钠熔化时,把小试管快速插入大试管底部,液态钠充满两试管壁之间,立即用熔化的蜡烛封闭两试管口的空隙,使钠和空气隔绝,一根闪亮的“钠棒”就做好了。

4.实验的优点

(1)观察效果佳

透明的玻璃,银白色的金属钠闪闪发光,极具震撼的视觉效果,给学生留下了很深的印象,与钠氧化后的灰白色形成鲜明的对比,让学生自然理解了这一氧化的过程,进而会认识到钠是一种很活泼的金属,为下面钠的化学性质学习进行了很好的铺垫。

(2)保存时间长

在实验过程中最大限度的隔绝氧气,使得金属钠不易被氧化,故钠棒可以保存很长时间。

三、钠的燃烧实验创新设计

1.传统的实验方法

将一小块金属钠放在石棉网上加热,观察现象。

2.存在的不足

主要有四点:(1)加热石棉网温度升高慢,难以迅速达到钠的着火点,但促使了其氧化,使得钠在燃烧之前,表面产生了大量的暗灰色物质,严重影响了实验的效果;(2)一般石棉网成分比较复杂且不太干净,钠在其上面燃烧不仅火焰颜色有异样,同时生成产物也不纯,影响观察实验的现象和Na2O2的颜色;(3)钠燃烧的温度很高,完全敞开式的反应体系,可能会使产物大量汽化,留在石棉网上的Na2O2很少;(4)实验对石棉网有损耗。

3.实验创新设计

笔者尝试了用坩埚、铁片、试管等进行钠燃烧的实验,用坩埚的可视性差,实验之后附在坩埚底部的黑色物质较多,难于清洗,故否定,用铁片的优点是钠燃烧现象较明显,铁传热快,缩短了反应时间,但反应结束后铁片上的黑色物质更多,不利于观察Na2O2的颜色,相比较而言用试管进行实验效果最好。取一支破损无底的试管,洗净晾干,用试管夹夹好一端备用,取黄豆大金属钠,去除表面的氧化层,放到水平放置的试管中部,用酒精灯对准放钠的部位加热,可以看到钠先熔化成闪亮的小球,接着燃烧,黄色火焰,同时产生大量的白烟,此时可以以试管夹夹住的地方为支点,上下轻轻摇晃试管,这样有利于空气进入试管,排除烟,同时燃烧现象更明显,熄灭后,试管内留下非常明显的淡黄色固体。

4.实验的优点

(1)废物利用

化学实验的过程中会产生许多的破损试管,收集起来可用于此实验,变废为宝,也是对学生的一次很好的节约教育,当然从学生实验安全的角度考虑,老师可以对破损的试管进行一定的处理,将不规则的破损端口截去。

(2)实验干扰少,现象明显

洁净的玻璃对于观察钠的燃烧现象,以及最后观察Na2O2的颜色都没有干扰,能最佳的呈现实验的本身,是很好的载体。

(3)生成的产物多

此实验装置可看成是半敞开的,相对于石棉网、坩埚、铁片完全敞开式的实验装置,减少了产物的损失,最后生成的Na2O2比较多。

四、实验思考

新课程的实施已有好些年头,在此过程中我们也发现了教材编写中存在一些不足,尤其是一些实验的设计并不符合新课程的理念,期待更多的一线教育工作者广开思路,提出好的建议,更希望教材编写者能集众家之长,改进实验方案,更好的发挥实验的功能。

参考文献

金属钠范文第5篇

关键词:钠;空气;燃烧;黑色物质;碳;二氧化碳

中图分类号:G633.8文献标识码:B文章编号:1672-1578(2015)05-0463-01

在人教版高中化学教材必修1的47页讲金属与非金属的反应时,有一个重要的演示实验:实验3-2钠在空气中燃烧生成过氧化钠的实验。笔者在做这个实验的时候发现:金属钠在空气中燃烧生成的黄色过氧化钠产物中混有少量的黑色物质,那么这黑色物质究竟是什么呢?

条件好的学校应该在初中化学实验课上做过镁在二氧化碳中燃烧的实验:用坩锅钳把点燃的镁条伸进充满二氧化碳的集气瓶中,发现镁条在集气瓶中继续燃烧,生成大量的白色烟雾,瓶壁有少量的黑色物质产生,该反应说明镁条能与二氧化碳反应生成氧化镁和单质碳,化学反应方程式为:。

金属活动性顺序表告诉我们:金属钠比金属镁还要活泼一些,既然金属钠的还原性比金属镁的还原性要强,那么理论上金属钠应该也能与二氧化碳反应,而且金属钠与二氧化碳的反应要比金属镁在二氧化碳中的反应更剧烈一些。事实究竟是不是如理论所说的这样呢?该黑色物质究竟是不是金属钠与空气中二氧化碳反应的产物:单质碳呢?

下面我们探究一下金属钠与二氧化碳的反应:

事先用集气瓶(瓶底铺上一层细沙)收集一瓶二氧化碳,从煤油中取出一小块金属钠,并用滤纸吸干其表面的煤油,把周围淡黄色的表皮切掉,放在燃烧匙中并用酒精灯点燃,然后迅速把燃烧匙伸进充满二氧化碳的集气瓶中,发现钠在集气瓶中继续燃烧,待反应结束,发现燃烧匙内的产物表面几乎全是黑色物质,取出燃烧匙并将燃烧匙中的产物转移到一张洁净的滤纸上面。发现除了有黑色固体产物外也有一部分白色固体产物。

现在终于可以肯定黑色物质就是单质碳了。那么白色固体是什么东西呢?

类比镁与二氧化碳反应的化学方程式,我们可以写出金属钠与二氧化碳的化学反应方程式:,白色固体就可能是氧化钠。但是我们知道氧化钠的化学性质比较活泼,遇二氧化碳又有可能变成碳酸钠,其化学方程式为:,将(1)(2)两个方程式叠加起来,消去氧化钠便可以得到金属钠与二氧化碳的反应方程式:。

下面我们来验证一下该白色固体:

将滤纸上的产物全部转移到一支小试管中,加入少量的水,充分振荡后静置一会,发现白色物质消失,下面有少量的黑色不溶物。取出少量的溶液,滴加氯化钡溶液,发现立即产生白色沉淀。由此,完全可以证明该白色固体是碳酸钠。

滤出黑色不溶物,放在燃烧匙上并用酒精灯加热,虽然不能看到明显的燃烧现象,但是黑色物质的最终消失,也进一步证明该结论的正确性。

笔者反复实验发现:先把坩埚加热1-2分钟,再将切好的金属钠投入到高温坩埚中,这样才能得到比较纯净的淡黄色的固体过氧化钠(几乎看不到有黑色物质产生)。

金属钠范文第6篇

关键词:钠;硫酸铜溶液;置换反应;不溶物;实验探究

文章编号:1005-6629(2008)06-0012-04中图分类号:G633.8 文献标识码:C

1 问题的提出

关于金属钠与硫酸铜溶液的化学反应有很多探讨的文章[1-6], 归纳起来主要有两种看法:一是认为钠先与硫酸铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气,并放出热量,然后氢氧化铜与硫酸铜生成蓝色氢氧化铜沉淀,即2Na+2H2O=2NaOH+2H2,2NaOH+CuSO4 = Cu(OH)2+Na2SO4,在反应过程中,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,氧化铜又被产生的氢气还原生成单质铜,即Cu(OH)2CuO+ H2O,CuO+H2=Cu+H2O;另一种认为是钠直接置换出硫酸铜溶液中的铜,即发生了2Na(s)+ CuSO4(s)= Na2SO4(s)+Cu(s)。那么金属钠与硫酸铜溶液到底发生了怎样的反应呢,为了能够进一步地把握该实验的反应实质,我们进行了以下的实验探究。

2 实验探究思路

首先考虑反应物需要哪些,经过分析思考,需要金属钠和不同浓度的硫酸铜溶液,然后从两方面进行实验探究: (1)金属钠与不同浓度的硫酸铜溶液反应情况探究; (2)从反应物加入方式和控制用量上对两者反应情况进行探究,并对各实验中生成的不溶物用11的盐酸溶液进行溶解,看是否有金属铜生成,从而探讨本实验的反应实质。

3实验探究过程

3.1配制不同浓度的硫酸铜溶液

首先配制1%CuSO4溶液、5%CuSO4溶液、10%CuSO4溶液、15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液。在配制15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液过程中,由于溶质的溶解非常缓慢,所以进行了加热处理,加速溶解,然后冷却,备用。配制用量如下表(注:温度为室温25℃):

3.2系列实验对比探究

(1)硫酸铜液滴(固体)滴在钠片上的实验情况

分别用上述各种不同浓度的CuSO4溶液滴加在一小块金属钠片上,将研磨成粉末状的胆矾或无水硫酸铜粉末分别撒在一小块金属钠片上,进行实验比较。实验情况见表1中的序号1。

(2)小钠块投入到硫酸铜溶液中的实验情况

分别用一小块钠投入到约10mL不同浓度的 CuSO4溶液中,进行实验探究比较。实验情况见表1中的序号2。

(3)对不溶物的处理

将各个实验中生成不溶于水的物质收集后,用11的盐酸溶液处理,观察其溶解情况。

表1 关于金属钠与硫酸铜溶液反应的实验情况

3.3说明

(1)在配制1%CuSO4溶液之后,要尽快使用,因为CuSO4溶液浓度太低时,易发生水解。

(2)在进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时,滴加CuSO4溶液以钠片完全反应为标准,大概用量在两到三滴。

(3)在进行一小块钠投入到不同浓度的CuSO4溶液的实验时,每次取的CuSO4溶液为10mL,取钠稍小于绿豆大为宜。

4实验探究结论

(1)经过多次反复的实验可以得出,进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验,产物可以得到金属单质铜,且得到的铜非常少量,并不是所有呈棕红、灰黑色的反应产物都是铜。而进行钠块投入到不同浓度的CuSO4溶液的实验中和把胆矾粉末和无水硫酸铜粉末撒在钠片上的实验时,产物得不到单质铜。

(2)在进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时,我们可以得出,随着CuSO4溶液浓度增大,反应更剧烈,且产物中蓝色糊状物增多。我们认为该反应有两种解释:一种认为是因为CuSO4溶液滴加在钠片上,一方面因反应热使CuSO4溶液蒸干,另一方面,几滴CuSO4溶液所含的水很少,很快与钠反应完,只剩下没有完全失去结晶水的硫酸铜固体,便会与剩余的金属钠发生固相的置换反应,生成铜。即 2Na(s) + CuSO4(s)= Na2SO4(s)+Cu(s)。至于为什么随着CuSO4溶液浓度增大,产物中蓝色糊状物增多。我们认为是因为随着CuSO4溶液浓度增大,硫酸铜含量增多,生成碱式硫酸铜就多。CuSO4溶液浓度越稀,生成的碱式硫酸铜就少。另一种认为是发生了如下反应(1)2Na+2H2O=2NaOH+2H2, (2)2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2(蓝)+Na2SO4,反应热积聚,使部分Cu(OH)2分解,生成CuO,CuO又被剩余的Na与H2O反应产生的氢气还原成Cu,即(3)Cu(OH)2=CuO(黑)+H2O, (4)CuO+H2=Cu+H2O。我们认为在上述实验条件下,这两种反应都可能同时发生,而不单单是发生了其中的一种反应。从反应机理上分析,也是完全可能的。因为2Na(s)+CuSO4(s)=Na2SO4(s)+Cu(s), ΔrGθ=-604.93kJ/mol,自由能为负值,比较小,反应是很容易发生的。另一方面,金属钠片遇硫酸铜溶液中的少量水会立即发生反应,生成的氢氧化钠与硫酸铜发生反应(见本段中反应(1)、(2))。我们也知道,氢氧化铜很易分解, 反应(3)在80℃就能进行[7]。(有资料记载:氢氧化铜遇热水分解[8]。我们还验证了氢氧化钠与硫酸铜溶液在试管里发生反应,生成蓝色的氢氧化铜,经酒精灯稍微加热,很快变成黑色,说明氢氧化铜的分解温度很低。)生成的氧化铜与反应(1)中产生的氢气发生了置换反应(4),该反应温度约250℃就可进行[9], 我们认为是反应(1)中在局部产生的大量热量,可给接下来一系列的反应提供了温度,使反应得以进行下去。所以我们认为在生成铜的过程中,上述两种情况都可能同时发生。

(3)在进行一小块钠投入到不同浓度的CuSO4溶液的实验时,产物中没有得到单质铜,说明钠与CuSO4溶液在该条件下不能生成单质铜。随着反应条件的不同,得到的产物也可能完全不同。在CuSO4溶液浓度非常小时,一小块钠放入该溶液中,钠迅速在溶液表面游走,比如在1%CuSO4溶液中,产物是很少的蓝色絮状沉淀。随着溶液浓度的变大,生成的产物变成了灰蓝色片状沉淀,我们认为该实验发生了如下反应; (1)2Na+2H2O=2NaOH+2H2, (2)2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2(蓝)+Na2SO4, 反应的热量积聚,使部分Cu(OH)2分解,即(3)Cu(OH)2=CuO(黑)+H2O, 但是硫酸铜溶液的量相对较多(10mL), 水量较多,产生的热量很快被吸收,使其温度达不到氢气还原氧化铜反应的温度(约250℃)。所以我们看到的灰黑色片状沉淀是蓝色的Cu(OH)2与黑色的CuO的混合物。

(4)在进行将研磨成粉末状的胆矾和无水硫酸铜粉末分别撒在一小块金属钠片上的实验中,我们根据实验现象,看到产物中有黑色生成物,加入11盐酸溶液,未得到单质铜,我们认为该黑色产物是氧化铜,发生的反应同上。

(5)在进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时,滴加CuSO4溶液的量以钠片完全反应为标准,如果像其他研究该实验的人那样,认为金属钠表面有红色固体物质出现,那红色固体物质就是单质铜,是不科学的。因为单凭颜色判断是不够准确的,必须要对反应产物进行研究。研究方法是:把该反应产物溶解在水中,弃去可溶物,再加11盐酸进行反应,结果只得到极少量的铜,那大量的红色固体物都不是单质铜。另一方面,在进行不溶物处理时,剩余的钠又会与水剧烈反应,影响了实验的进行,增加了实验的繁琐程度。因此,实验时不要取太多的金属钠。

(6)比较第一组和第二组实验,我们可以得出,在进行化学反应时,相同的反应物,随着反应条件的不同,得到的产物也可能完全不同。在本实验中,金属钠与少量的硫酸铜溶液反应时,有单质铜生成,而与大量的硫酸铜溶液反应时,还有和硫酸铜晶体粉末和无水硫酸铜粉末反应时,产物中得不到单质铜。我们认为铜的生成与水量的多少有一定的关系,可能是钠与水反应产生了热量,导致温度升高有关。少量硫酸铜溶液含有少量的水,与钠片反应,放出热量,能量聚集,温度升高,是生成铜单质反应得以进行的重要条件。而钠块投入到大量的硫酸铜溶液中,产生的热量很快散失,温度不能快速升高,因而没有生成铜单质。如果水量极少或缺水,钠与水反应产生能量少,温度升不高,生成的氢气又少,因而不会有单质铜生成。如硫酸铜晶体粉末、无水硫酸铜粉末撒在钠片上的实验现象就是一个实证。

参考文献:

[1] [7] 许绍权. 硫酸铜液滴与金属钠作用小议[J]. 化学教育,2006,(5):59.

[2] 吴江明, 熊言林. 一个多用途的实验装置--钠与硫酸铜溶液反应的组合设计[J]. 化学教学 , 2004,(7-8):8-9.

[3] 柴逸梵. 金属钠与硫酸铜溶液反应会有氧化铜生成[J]. 化学教学 , 1993,(4):46-47.

[4] 丁杰 , 黄建兵 , 陈勇. 硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液作用产物讨论[J]. 自贡师范高等专科学校学报 , 1993,(4):74-75.

[5] 袁白云 , 刘秀红. 钠与硫酸铜溶液反应中的意外现象及分析[J]. 湖北中小学实验室 , 2001,(6):5.

[6] 阮鸿飞, 李云芬. 钠与硫酸铜溶液反应的实验设计[J]. 实验教学与仪器 , 2003,(7-8):46-47.

[8] 《中学教师化学手册》编委会编. 中学教师化学手册[M]. 北京:科学普及出版社,1981:128.

[9] 熊言林,魏先文. 土红色物质是氧化亚铜还是铜[J]. 化学教育, 2006, 27(2): 59-60.

“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”

金属钠范文第7篇

特点及作用:(1)注重了与初中知识的衔接。知识的逻辑顺序符合学生的生理、心理发展顺序和认知规律。初中已学的铁等金属的知识,以及碳酸钠、氯化钠、氢氧化钠等钠的化合物的知识为碱金属的学习打下基础,并同时巩固了第一章氧化还原反应和离子反应。

(2)树立起了物质的结构决定性质的观点。教材通过实验来具体研究钠的性质,推出钠的存在,用途。联系碱金属的原子结构特点,最后归纳出碱金属的相似性和递变性。体现出由个别到一般的认识规律。建立起物质的结构决定性质的观点,建立起研究元素族的科学方法。为以后学习其他元素族及原子结构和元素周期律打下基础。

(3)加强了实验教学。本章新教材共插入了11个演示实验,1个学生实验,一个家庭实验,1个趣味实验(选修)增加了实验的比重、趣味性和可操作性,使学生全方位参与到学习的全过程中。同时,循序渐进,培养学生化学实验创新能力。

(4)图文并茂,可读性强。本节就了7个图,丰富了版面,使学生更好理解教材,开发了学生的非智力因素。增强了教材的弹性,使资料更加丰富,扩大了学生选择和自主学习的空间。

2、教学目标的确立及依据

依据教改的精神,新大纲的要求和学生的实际情况确立教学目标如下:

(1)知识目标:使学生认识钠是一种很活泼的金属,了解钠的物理性质,掌握钠的化学性质。

(2)能力目标:通过学生动手实验。培养学生的实验能力,观察能力和思维能力。

(3)德育目标:通过实验激发学生学习化学的兴趣,培养学生严谨求实的科学态度和科学方法以及合作学习的精神。

3、重点、难点的确立及依据

重点是通过实验认识金属钠的化学性质;难点是如何引导学生设计实验探究金属钠的化学性质。

确立的依据:化学实验是研究化学知识的重要手段。

二、说教法和教学手段

我是一名普通的化学教师,在多年的教学实践中使我感觉到,一个好的教学方法,不仅有利于教学,更有利于培养学生的思维能力和实验探索能力。

通常物质实验大多数是验证性实验,是复习和巩固学生所学的化学知识,实验的难度比较小,常常不能满足学生的求知欲。重复做这种实验,学生的实验兴趣会下降,对这样的化学实验,最好的方法是让学生学习科学家的研究方法,自己去感受,探索新知识,运用结论,在新情境中解决新问题。既学到了化学知识,又掌握了探索新知识的科学方法,提高了思维能力,培养了不断探索的科学精神。

因此,我在“金属钠”一节的教学中采用“引导——实验探究法”。这种方法是以培养学生探究性思维为目标,以教材实验为主,精心创设问题情境。引导学生进行实验探究性学习,养成良好的自主学习的习惯,并培养学生设计实验、观察、思考、分析实验现象,自己归纳总结。在使学生主动获取知识的同时着力培养学生的创新意识,提高学生的实验操作能力,观察能力,逻辑推理能力以及分析综合能力,并逐渐养成严谨的科学态度。

三、说学法

由于我们的学生知识技能基础较差,学习兴趣不浓,加之这一节的实验又易做,所以尽量在教师的启发诱导下让学生动眼看、动手做、动口说、动脑想,充分调动学生的积极性,使学生的学习过程和认识过程统一为一个整体,同时,分设不同层次的问题进行探究,最大程度地挖掘学生的潜能。对于习题来说,使学生对同类习题合并找差别,一题多解找简法,典型习题拓开知识点。

四、说教学设计思路

教师创设问题情境——引导学生讨论预测——学生拟定探究方案——教师指导——确定实验方案——实验探究——汇报交流——评价小结。

教师创设问题情境时可结合物质的组成、结构、客观存在的实验事实、现象或能激发学生兴趣的趣味实验等进行;学生的讨论、预测、拟定探究方案,则要结合学生旧有的知识结构,充分发挥其主动性和参与性,教师要鼓励学生认真思考,大胆发言,各抒己见,敢于标新立异;教师的指导、评价要注意不包办代替,不随意否定,而要在充分肯定其个性特征的基础上客观评价。

五、说教学过程

前言导学

(1)、碱金属包括哪些金属元素?它们在原子结构上有什么特点?

(2)、为什么把它们叫碱金属?

学生阅读教材,理解、回答,培养了学生的自学能力。

引导:

自然界中常见的一些金属块儿(如铁、铜等)

(1)、可以用小刀很容易地切割吗?如能切割,观察断面的颜色。

(2)、把它们放在酒精灯上加热能熔化吗?你能观察到什么?

(3)、把它们放入水中能溶解吗?能漂浮与水面之上吗?

学生动手实验,观察现象,每小组汇报实验结果。从日常生活中常见的金属入手,有利于跟下面的实验形成对比。

实验探究1:

教师分发钠块儿,然后说:同学们,如用钠儿块重复上述实验,你又能看到哪些奇妙的现象呢?

学生活动:

学生动手实验:用小刀很容易的把钠块儿切开,觉得很新奇,但一会儿看到断面变暗,很不理解。教师提醒钠是一种很活泼的金属。学生马上意识到钠与氧气反应。在做第二个实验时,引导学生注意观察生成物的颜色,并和第一个实验进行对比。特别是做第三个实验时,同学们的气氛高涨起来。通过以上对比实验,能够使学生清楚的认识到金属钠有不同与铁、铜的物理与化学特性。培养了学生的观察分析能力,实验操作能力,以及学生团结协作精神,亲自体验钠的性质的研究过程。

实验探究2:

在钠与水反应的实验中,你能否再设计一个实验,检测反应都生成了什么物质呢?

学生活动:

学生动手设计实验方案,小组讨论方案的可行性,然后进行实验探究。同学们有的向反应后的溶液中加酚酞,有的又取一小块儿钠放入盛有少量水的小试管中检验产生的气体……

至此,教师还要进一步引导学生运用科学探究的方法去分析问题,之后,让学生进行再讨论。看这几个方案中哪些是可行的,哪些是不可行的,直至得出结论。这样有利于培养学生设计实验能力和创新能力。

接着,再让学生分析实验现象产生的原因。学生完成第一步学习探究活动后,对钠的化学性质已有了初步认识,在此基础上教师可进一步提出一些深层次问题,让学生进行第二步学习探究,深化思维,发展能力。

引导:金属钠为什么保存在煤油中?

学生通过讨论得出结论:钠非常活泼,易与空气中的氧气和水反应,所以应将金属钠与空气隔绝;又因为钠比煤油重且不与煤油反应,所以保存在煤油中。训练了学生运用所学的知识解决实际问题的能力。接着,又引出两个探究性实验。

实验探究3:

如果将钠投入到煤油和水的混合物中,会有什么现象?

实验探究4:

如果将钠投入到硫酸铜溶液中,能置换出铜吗?你还会看到哪些现象呢?

学生活动:

先预测——实验验证——分析讨论——得出结论

训练学生思维的灵活性,拓展了学生思维的宽度、深度,利于培养学生创新能力。

归纳小结:(本节课你都学到了什么?)

画龙点睛。让学生归纳,可提高学生的归纳总结的能力和语言表达能力。

课内练习:目的在于检查本节课的教学效果,发现不足,及时解决。

本课的课后作业设计成:把一小块儿金属钠露置在空气中,两周后会看到什么变化?最终变成什么物质?作业设置的意图,主要是培养、提高学生观察、分析实际问题,解决实际问题的能力,这就要求学生必须做一个有心人,这也利于其非智力因素的养成。

方法与体会:

“引导——实验探究法”运用了现代教学思想,在教学中强调学生主体地位的同时,注重教师的主导作用,使学生始终处于不断探索的情境中,培养学生大胆丰富的想象力,调动学生思维活动的积极性和自觉性,激发学生的创新意识和创造能力,使学习过程真正成为积极主动的探索过程。

“引导——实验探究”模式符合教学统一规律,即“教是为了不教”,培养学生自主探索学习的能力,教给学生获得知识的途径和方法。同时师生围绕教学目标,共同展开实验探究,也充分体现了化学学科的特点和教师为主导、学生为主体的教学原则。在“引导——实验探究”模式的教学过程中教师起着引导、指导、点拨、评价的指导作用。学生开展探究、实验、归纳总结、练习,充分发挥了学生的主体作用。

探究学习符合中学生心理特征,能激发学生的探究欲望。整个教学过程中,从提出问题开始,到解决问题为止,学生始终处于思考、积极探索的学习情境中。实验的成功,结论的得出,使他们能初步尝试到科学探索的乐趣,这无疑会激发他们的学习积极性和主动性,培育其创造性,并能使学生受到科学方法的训练,使他们学会研究和探索的方法,有利于提高学生科学研究的素养。

总之,“引导——实验探究”教学模式,使教学过程变成学生发现信息,加工信息,研究问题,增长知识的过程,是培养学生创造能力的有效途径。在今后的教学中,我还要不断探索,不断创新,运用更好的教学模式使化学课变得更加精彩。

板书设计:

金属钠范文第8篇

一、钠与水的反应

钠与水反应是钠与碱溶液、盐溶液反应的基础。通过做钠与水反应的实验,我们观察到以下现象:钠浮在水面上,熔成闪亮的小球,钠在水面上向各个方向迅速游动,发出“嘶嘶”的响声,且钠球很快消失,向水中加入酚酞试液后溶液呈红色(可以简单记为“浮、熔、游、响、红”)。那为什么会产生这些现象呢?

通过分析我们可以得出如下结论:(1)钠浮在水面上(即“浮”)的原因是钠的密度小于水的密度;(2)钠熔成闪亮的小球(即“熔”)的原因是钠与水反应放热且钠的熔点低;(3)钠在水面上向各个方向迅速游动(即“游”)的原因是反应中有气体生成(经后续检验及理论分析该气体是H2);(4)发出“嘶嘶”的响声(即“响”)的原因是反应剧烈;(5)向水中加入酚酞试液后溶液呈红色(即“红”)的原因是反应生成碱性物质(根据原子守恒,判断出该碱性物质是NaOH)。

根据现象分析,我们可以判断出来Na与H2O反应生成NaOH和H2,用化学方程式表示出来为2Na+2H2O=2NaOH+H2;对应的离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2。

二、钠与酸的反应

钠与稀硫酸、盐酸等非氧化性酸反应时,钠是先与水反应还是先于酸反应呢?钠首先与酸发生置换反应,过量的钠再与水发生置换反应;而不是钠先与水发生置换反应,生成的NaOH再与酸中和,发生复分解反应。钠与酸或水的反应,本质上是一样的,都是金属钠与电离出的H+的反应。由于酸比水更易电离出H+,所以相同条件下,等质量的钠与酸或水反应时,钠优先与酸反应。例如,(1)钠投入足量稀盐酸中,钠先与酸中的H+反应。发生反应的化学方程式为2Na+2HCl=2NaCl+H2,离子方程式为2Na+2H+=2Na++H2。(2)如果钠过量,则是钠把酸消耗尽之后,再与水反应。发生的反应有两个,化学方程式为2Na+2HCl=2NaCl+H2,2Na+2H2O=2NaOH+H2。

注意:其他能在常温下与水反应的金属(如K、Ca等)与酸反应的原理与钠相同。

三、钠与碱溶液的反应

由于钠不与碱反应,实际上是钠与水的置换反应。因为碱无法电离出H+,水则很微弱地电离出H+,所以钠优先与水反应,其化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2。

例如将钠投入NaOH稀溶液中,现象:和钠与水反应现象相同;(2)实质:钠与水反应,使溶液的碱性更强;(3)化学方程式:2Na+2H2O=2NaOH+H2。

需要注意的一点是,钠与饱和碱溶液反应时,虽然只是钠与水的反应,但是因为水的消耗,会使碱结晶析出。例如将一小块金属钠投入盛有饱和氢氧化钠溶液中,发生的反应虽然是钠与水的反应,但是我们会看到有白色晶体析出。

四、钠与盐溶液的反应

钠与盐溶液反应时,会置换出金属吗?答案是否定的。

钠与盐溶液反应时先与水反应,实质是钠先与水反应,再考虑生成的碱是否与盐反应。它包括两种情况:(1)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应,只发生钠与水的反应(如钠与NaCl溶液等反应)。(2)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应,则会发生两个反应(如钠与CuSO4溶液等反应)。所以钠与金属盐溶液反应时,钠只是与水发生反应,不能置换出金属单质。

1.钠与NaCl溶液反应

由于NaCl不能电离出H+,故实际上是钠与溶液中的水反应,其化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2。现象:与钠与水反应现象一样,有气体生成。

2.钠与CuSO4溶液反应

钠与CuSO4溶液的反应,实质上是钠先与水剧烈反应,生成NaOH和H2;生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应,生成Cu(OH)2和Na2SO4。不只是钠与水的置换反应,更不能认为是钠置换出铜的反应(2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu,错误)。上述反应的化学方程式分别为:2Na+2H2O=2NaOH+H2,2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4;总反应式为:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2+H2+Na2SO4。现象:有气体生成,溶液中有蓝色沉淀生成。

注意:当书写钠与盐溶液反应的化学方程式时,可以分步书写,也可以写总反应的化学方程式。

3.钠与NaHSO4溶液反应

在水溶液中NaHSO4完全电离:NaHSO4=Na++H++SO4,NaHSO4溶液显酸性,即强酸酸式盐电离产生的浓度远远大于水电离产生的浓度,故钠与强酸酸式盐反应实际上是钠直接与强酸酸式盐电离出的发生置换反应。其化学方程式为2Na+2NaHSO4=2Na2SO4+H2。离子方程式为2Na+2H+=2Na++H2。

4.较不活泼金属的熔融盐

由于溶液中都含有水,通常钠不能从金属的盐溶液中直接置换出金属单质;但是,当盐处于熔融状态时,钠可以直接置换出较不活泼的金属,例如4Na+TiCl4熔融4NaCl+Ti(金属钠用于制取较不活泼的金属单质)。

解答有关酸、碱、盐溶液与金属钠的反应时,应根据上述规律分析;在分析钠与酸、碱、盐溶液的计算问题时,生成H2的量均应按钠与水的反应计算,这样能简化计算。

金属钠范文第9篇

为了实现石膏型卤水生产金属钠用盐的低成本化,我们作了大量的实验,尝试立足于现有成熟的石膏晶种法生产工艺系统,在尽量少投资的情况下生产出满足市场需求的产品,提高市场竞争力。

在做其它实验时发现,发现用清水淘洗过的成品盐,可以大幅度降低产品的杂质含量,只是淘洗时溶解损失较多,不利于批量生产;但说明产品中杂质主要附着在盐颗粒表面。受洗衣机漂洗衣服表面的残留洗衣液原理启发,用淘洗的方法洗掉石膏晶种法工艺生产出的工业盐,洗去盐颗粒表面沾附的SO2-4等杂质,达到提高纯度的目的。

依据结晶理论,晶体在杂质较大环境中生长同时形成晶体内杂质包裹体的理论基础,其成形时晶体内必然包裹有其它离子,这种现象叫包晶。由于卤水未净化,盐晶体在蒸发罐内结晶时,料液中Ca2+、Mg2+及SO2-4蒸发富集量较大,结晶环境差,从理论上可断定必有包晶状况存在。若晶体内部包晶严重,即使把表面淘洗干净可能还是达不到要求,所以包晶量到底是多少特别关键,因此,实验分析了盐晶体中SO2-4离子的含量。

为了比较实验成本,试验用样品材料选了两种,一种是干燥后的成品工业盐(以下统称干工业盐),一种是生产中期离心分离后含水量为2.5%左右的半成品工业盐(以下统称湿工业盐),两种盐相差干燥成本15.4元/t。

为了得到盐晶体中包裹的SO2-4含量,将其作为淘洗法去除SO2-4实验的依据,用100g样品∶400mL的蒸馏水充分淘洗后离心分离,三次淘洗分离后烘干,得到高纯度盐样,对其各组分进行全分析,得到数据见表1、表2。由此可知,用蒸馏水淘洗后其杂质组分含量均降低,而NaCl主含升高,淘洗较完全,初步说明:在不计生产成本情况下,淘洗方法可以得到满足金属钠生产用标准的精制盐,其各组分含量可以作为下一步淘洗工艺可行性实验的标准;也说明产品在结晶成形时,包晶现象较轻,能制出金属钠生产用盐。由于对用蒸馏水洗后的样品用热吹风机进行烘干除水的操作,故洗后样水份与生产实际烘干水平基本相同,数据应相对合理。

虽然知道白水淘洗要溶化掉许多盐,但还是作了一个盐与白水100g∶200mL的实验,看最终成比例淘洗后处于什么水平状态。选用100g∶200mL比例的原因是盐与水100g∶100mL混合后基本处于固液比100%的糊状,流动性很差,根本无法搅拌,再加100mL水后形成45%固液比的液固混合状态,利于充分搅拌和脱水分离,实验数据相对准确极有代表性。数据见表3、表4。由此可知,淘洗前后成品盐溶解损失,干工业盐损失约36.21%,湿工业盐损失约39.88%,但洗后参数不理想,与大量用白水淘洗差距较大。其原因有二:一是白水并不是在理想状态下完全溶解了盐及所含杂质,二是白水溶解CaSO4的能力有限,CaSO4在淡水中的溶解度只有2g/L,远低于其在卤水中的溶解度4.85g/L;若再增加白水量损失将更大,且这部分淘洗后的不饱和盐水生产使用难度很大,所以白水淘洗实际生产运营意义不大。

因未净化卤水原料充分,选用盐与白水100g∶400mL比例的实验,充分淘洗。数据见表5、表6。由此可知,淘洗后只有10%左右的减小,对数据影响很小,后又增加淘洗卤水比例,数据变化不大,没有实际意义。这是未经净化卤水内各杂质成分基本饱和,它对盐粒表面的杂质只有冲刷淘洗作用,没有溶解能力;试验用盐表面粘附的杂质已经经过洗盐器等设备的淘洗,附着力差的杂质基本被洗去,留在盐表面的杂质一般结合比较牢固,所以未净化卤水淘洗后,盐粒表面粘附的杂质颗粒脱落不明显。

依据CaSO4在卤水中的溶解度比在淡水中大的理论,应使用不含SO2-4的卤水淘洗样品,它对盐的溶解能力很小,对SO2-4杂质的溶解力较高。采用BaCl2净化法对生产用卤水去除SO2-4后作为试验用净化卤水。初步试验按样品与净化卤水100g∶200mL比例进行,效果很好,数据如表7、表8。无论干盐或是湿盐做样品,在淘洗比例100g∶400mL时SO2-4就能达到0.070%以下的水平,达到客户要求。

根据实验结果,比较淘洗效果,得到如下结论:(1)利用净化卤水除去湿盐中的SO2-4虽然达不到蒸馏水淘洗效果,但可以达到预期的效果;(2)通过相关实验,找到了卤水除湿盐中SO2-4的较佳条件,即:湿盐质量为100g时,所需卤水为400mL,可以按此比例投入到生产中进行试生产,使其广泛的得到应用。

依据公司金属钠用盐的设计生产量,按100g盐∶400mL净化去除SO2-4卤水量计算出所需卤水净化设备的大小,此净化设备至少需四个底部呈锥形的储桶(锥形设计是为了定期排沉淀),一个储存净化后卤水使用,第二个储存淘洗原盐后的含SO2-4的老卤,第三个是根据其储存含SO2-4的老卤的SO2-4含量加入相应比例BaCl2的反应桶,视其底部的BaSO4沉淀定期排出分离,第四个桶与前三个桶配合,理论上这四个桶循环使用。其它转料泵及BaCl2配药桶不再赘述。生产初期先净化一桶去除SO2-4原卤,用这桶卤水淘洗生产线上输送过来的原盐,淘洗后的盐经离心脱水分离及干燥设备制成产品,淘洗后的含SO2-4卤水泵入储桶,待达到一定量后化验其SO2-4并加入相应比例的BaCl2反应待用。这样消耗的BaCl2量只是原盐中所含的SO2-4量,净化成本大大降低。

金属钠范文第10篇

关键词:课本实验;改进方案;实践;反思

文章编号:1008-0546(2014)11-0094-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.037

一、问题的提出

苏教版《化学1》专题2第二单元第一节《金属钠的性质与应用》主要设计了三个学生实验,目的是帮助学生通过典型的化学实验事实来认识物质及其变化的本质和规律。教材编排实验的顺序遵循了学生的认知规律,体现化学学科特点,注重知识的内在建构,为学生的探究学习和自主学习搭建了良好的平台。[1]但完全按照教材中的实验方案进行实践,观察到的实验现象与预期存在偏差,实验效果并不理想。

实验1:课本实验方案预期学生观察到钠单质呈银白色,体会钠质软的性质;观察到空气中钠块颜色变暗的事实,体会钠单质和氧气反应。由于实验操作的对象是高一新生,实验技能和实验信息的捕捉能力都不是很强,而钠与空气反应又很迅速,所以金属钠银白色的光泽不容易感知。学生通常需要反复切多次才能捕捉到银白色。没有银白色的感知,学生无法体会钠块表面变暗的变化过程。不仅浪费金属钠,也不利于化学高效课堂的创设。

实验2:课本实验方案预期学生观察到金属钠受热熔化,为解释钠和水反应时的“钠球”做铺垫;燃烧,生成淡黄色固体。实验研究时发现,取绿豆大小的钠加热,石棉网上生成的是黑色固体物质,观察不到黄色;取黄豆大小的钠块,加热时液态钠容易滚动和飞溅,造成安全隐患。

实验3:课本实验方案预期学生观察到金属钠浮在水面上,熔化成小球,四处游动,钠球消失,酚酞变红。能判断产物是氢氧化钠,另一产物是氢气,写出化学反应方程式。学生根据此方案实验时生成的气体无法收集。在教学过程中,教师只能从元素守恒的角度猜测气体是氧气还是氢气,然后从氧化还原角度分析是氧气还是氢气,无法让学生直观感受到生成的气体是氢气。

基于对教材的理解和分析,根据平时的教学实践、文献研究和学生的不断尝试,笔者对三个课本实验方案进行了改进和创新。

二、实验改进

1. 改进实验1

(1)研究过程

如何隔绝空气使钠块保持银白色?学术杂志上刊登了许多老师的研究过程,例如:用布包住直导管取钠块,用石蜡密封,实验准备过程由教师完成。然后用导管中的钠块提供给学生进行学生实验。[2]但实践上述设计后发现,教师完成石蜡密封导管工作量非常大,用玻璃棒推钠块时石蜡易变形胶着,导致在推出钠块的过程中,有同学不慎将玻璃棒弄断。在此基础上笔者将实验1改进为:直接让学生用玻璃管取钠块,这一改进大大减少了实验的准备工作,而且取的钠块也很容易推出,更重要的是用玻璃管取钠块的过程正是让学生感知金属钠质软的学习契机。但是在教学实践中,笔者发现分组实验时学生手握玻璃管的姿势千奇百怪,导致某些同学将手割破,也有同学将玻璃管从桌面上滚落。为了学生的安全,笔者最终选择了前端截平的漏斗。

(2)改进方案

【实验器材】钠块、前段截平的普通漏斗、细玻璃棒、滤纸

【实验过程】将普通漏斗的漏斗颈对着钠块按下去,就可以将钠块压进玻璃管内。将玻璃管内的煤油倒出,可观察到,玻璃管内的钠柱为银白色金属。充分观察后,用玻璃棒将钠块推出,表面迅速变暗。

(3)创新之处

改进后的学生实验易操作、安全性高、可观察性强。对比导管,改良过的漏斗受力面积大,能安全省力地压入钠块,观察时漏斗容易在桌面上放置,不易滚动(如图1所示)。对实验操作者的技能要求也不高,适用于高一的新生。漏斗颈和煤油创造一个隔绝空气的环境,保证学生能长时间观察钠的颜色,在充分感知到金属钠呈银白色的前提下,很好地观察到钠块露置在空气中颜色的变化。该试验的改进不仅让学生感受到钠质软的性质,更便于学生持续、反复观察银白色的实验现象,用对比的观点分析钠与氧气的反应。漏斗取钠块的过程也极大地刺激了学生的感官,激发学生探究钠的兴趣;金属钠与其他生活中常见金属的差异也能引发学生的认知冲突;金属钠露置在空气中迅速变暗也为钠和氧气的反应提供实验事实。

2. 改进实验2

(1)研究过程

石棉网成分复杂,加热时升温慢,导致产物过氧化钠不纯。笔者尝试了蒸发皿和不锈钢勺,但最终选择了易拉罐底。从时效性考虑,蒸发皿中钠块熔化需要约30秒,而易拉罐中钠块熔化只需要5秒,大大节约了学生实验的时间;更重要的是蒸发皿在钠块燃烧时容易破裂,损耗最高的一次26组分组实验中蒸发皿破了9个。从可观察性考虑,不锈钢勺中淡黄色固体确实很明显,但是也出现黑色的四氧化三铁干扰实验现象。从取材角度看,易拉罐是生活中极为常见的物品,材料易得易推广。

(2)改进方案

【实验器材】钠、镊子、易拉罐、酒精灯、坩埚钳、火柴

【实验过程】用剪刀将易拉罐剪开,留下底部的凹槽。取钠块放在凹槽内,用坩埚钳夹住易拉罐底,放在酒精灯上燃烧。钠块先熔化,然后燃烧生成淡黄色的固体(如图2所示)。实验现象明显,操作简单,学生完成度高。

(3)创新之处

改进后的实验装置简单、操作方便,实验迅速、现象鲜明,能反复观察、直接感知,取材生活、材料易得。在学习的过程中,学生能体会到化学学科的特点,很好地转变学生学习方式;从学生准备易拉罐开始到取底完成实验的过程,极大地激发学生学习兴趣;直观鲜明的实验现象也为学生认知钠在空气中燃烧的知识提供了实验事实;经过动手实验不仅完成了知识与技能目标,还很好地落实过程和方法、情感态度与价值观的学习目标。

3. 改进实验3

(1)研究过程

钠和水反应的实验是高中化学中具有强烈感官冲击的实验之一。如何解决氢气逃逸的问题?专业杂志上刊登过研究成果:钠在塑料瓶内反应,反应结束后用针筒推酚酞检验氢氧化钠,然后抽气体检验为氢气[3](如图3所示)。笔者在实践后的感受是:本实验对实验者的操作水平要求较高,不适合做学生实验。但实验中针筒给了笔者启示,能否直接在针筒中反应?而针筒作为一个封闭的反应容器,首先要在反应前排尽管内空气,保证实验的安全性。经过对比,进行该实验最合适的针筒规格是50mL。将漏斗颈取出的钠块切1mm做该实验,生成的氢气约为30mL,选用规格为25mL的针筒不合适;而100mL的针筒,注射器的连接处空间太大,空气残留较多,实验过程中钠块和氢气容易燃烧,出现安全隐患。在点火前换上干净针头,就能防止钠离子的干扰,使燃烧的火焰呈现淡蓝色。但是白天进行课堂教学时,淡蓝色感知效果没有直接点燃好,只能观察到针尖处发红(如图4所示)。所以学生实验采用了不换针头,利用针头处附着的钠离子的焰色加大火焰燃烧的视觉冲击。

(2)改进方案

【实验器材】钠、镊子、50mL针筒、蒸馏水、烧杯、酚酞、酒精灯、火柴

【实验过程】在50mL针筒内加入钠块,将活塞压到最底,钠块变形,此时针筒中留下的空隙最小,空气含量尽可能少。用针筒从烧杯中吸水,观察实验现象。能清晰地观察到钠块浮在水面上、熔化成小球、四处游动、嘶嘶作响、最后钠球消失(如图5所示)。向烧杯里滴加酚酞后,将针筒里的液体推到烧杯里,烧杯中溶液变成成红色(如图6所示)。点燃酒精灯,将注射器对准酒精灯推气体,观察,能看到气体安静燃烧的实验现象(如图7所示)。

实验操作注意点:

①将针筒活塞压到最底,使针筒中留下的空气量较少。否则,在吸水时,针筒内部会出现火星,有安全隐患。

②针筒一定要带注射器,否则大量气体会从烧杯中逸出,而不是留在针筒中。

③选用塑料针筒而非玻璃针筒,保证学生实验时安全性。

(3)创新之处

选择在一个透明的密封环境中反应,不仅便于观察实验现象,还能排除氧气、收集氢气。试验改进后操作简单、反应迅速、装置安全,学生能通过鲜明的现象感知氢气,体现了实验的简便性、时效性、持续性、可推广性;更重要的让学生从声、光、色、三个角度体验化学之美,真正体现了化学的学科魅力,在提高学生兴趣和动手能力的同时加深学科知识的掌握。

三、反思

江苏省高中理化生优秀实验教学设计比赛从2013年12月开始到2014年6月结束。全省共有1702份实验教学设计参加了市级初评。每门学科有60份设计参加了省级书面评审,从中选出30份设计参加现场说课,最终选出10份为省一等奖。本组实验设计有幸荣获了省一等奖。在现场说课时,专家评委给出的评价是:真实有效、很好地促进了课堂教学。

真实的实验是化学教学最为直接而又宝贵的资源,精选的课本实验对学生知识的学习和技能的掌握有着无可替代的作用。实验对达成教学目标所起的作用是不可或缺的。如何将每一个课本实验所预期的效果是笔者教学实践中关注的重点之一。在教学实践中不断改进实验,排除干扰,使预期效果更明显迅速,以便利用鲜明的实验现象更好地为学生的学习服务。每一个实验的创新都不是凭空想象出来的,而是在学习前人已有经验的基础上,通过实践――反思――改进――再实践的过程。

列文・胡克提出了实验启示:简单的实验仪器可以得到很好的实验结果,很好的实验设备也可能只得到一般的实验成果。作为一线的化学教师更应关注如何用简单的实验做出最好的结果,力求以更有生命力的实验来开创更有活力的化学课堂。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准(实验)[S]. 北京:人民教育出版社,2003

[2] 赵东洋. 钠的性质实验的改进[J]. 化学教学,2006,(3):9

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