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改进设计教你做金属实验

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:钠跟水反应演示实验的新方法现行高中课本上钠跟水反应的演示实验至少存在以下两个缺点:没有排除氧气的干扰。在有空气(含氧气)存在的情况下,钠跟水反应的同时,时常发生燃烧和爆炸等次要现象。此做法有三点好处:①便于塞好胶塞及完全赶净容器水面上的空气,以确保实验安全。②钠在水面下跟水反应,能看到有大量的气泡冒出。③螺帽中的钠跟水反应数秒钟后,便会挣脱螺帽的束缚而浮于水面。

改进设计教你做金属实验

钠跟水反应演示实验的新方法

现行高中课本上钠跟水反应的演示实验至少存在以下两个缺点:(1)没有排除氧气的干扰。在有空气(含氧气)存在的情况下,钠跟水反应的同时,时常发生燃烧和爆炸等次要现象。这不仅不安全,而且妨碍了对主要现象的观察。(2)整个实验所用的钠分“两次”进行。这样,钠既没能尽其用,又削弱了实验效果。为了克服上述之缺点,陕西省商洛师专化学系任有良老师探索出了一种新的方法,收到了良好的实验效果,现介绍给大家。

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①熔化的钠球    ②水
 ③滴有酚酞的水溶液 ④螺丝帽

1实验装置

见图1。图中A为粗玻管(用破底的粗试管截割而成);B为破底的粗试管(也可用容积相当的长颈漏斗代替):C、D、E分别为直形和弯形玻璃尖咀导管;F为塑料软管;G为轮式夹(与F配套,均来自打吊针用的废输液器);H为尖咀帽(取一段2~3cm长的上述塑料软管,烧封一端即成)。

安装要点:(1)插入胶塞的C、D、E尖咀导管的大端头均不要露出塞面,最好与塞面平齐;(2)为了不影响视线,夹持A管铁夹的着力点应放在A管的下端头处;(3)B管下口面略高于A管上口面。

2实验步骤

(1)按图1安装好装置,并检查气密性。然后打开轮式夹,拨下A管的上口胶塞,向其中注满水,并向B管中滴入几滴酚酞试液。

(2)取一颗5mm×5mm(孔径和厚度)的普通小螺丝帽,平放在桌面上,再取黄豆粒大的一小块钠放在其孔口上。然后借助玻棒头将钠填满螺孔(多出的部分用小刀刮去),并用胶带纸(也可用石蜡)封其一端孔口。(www.xing528.com)

(3)将装满钠的螺帽投入A管中(投放时,注意使螺帽没加封的一端加上),并迅速塞紧胶塞(胶塞上戴帽的尖咀C需要事先用胶头尖咀滴管或一次性废塑料注射器注满水,以排去其中的空气)。

我们看到的现象是:①螺帽一放入水中,就从螺口处滔滔不绝地冒出大量的气泡;生成的气体把A管中水快速压入B管中;紧接着B管中的水变成了红色。②数秒钟后,钠从沉在水底下的螺帽中挣脱出来浮于水面,熔成一个光亮的小球,四处游动,并逐渐缩小,最后完全消失。

(4)反应结束后,先关小轮式夹,再拔下尖咀帽。待尖咀内滞水被气体全部带出后,再点燃。可看到氢气燃烧的火焰(火焰的大小可通过轮式夹来控制)。

3实验简论

(1)将钠块嵌入螺帽中,其目的使钠能暂时沉入水中。此做法有三点好处:①便于塞好胶塞及完全赶净容器水面上的空气,以确保实验安全。②钠在水面下跟水反应,能看到有大量的气泡冒出。这不仅很直观地说明了钠跟水反应有气体生成,而且钠跟水反应的激烈程度也得到了很好的显现(比锌粒跟稀酸的反应要剧烈得多)。③螺帽中的钠跟水反应数秒钟后,便会挣脱螺帽的束缚而浮于水面。此现象能强烈地启示观察者对“钠的密度比水小”这一物性的认识。

(2)用胶带纸或石蜡封其螺帽的一口端,是为了多保留几秒钟钠在水面下的时间,以便达到或增强上述的几个效果。

(3)本实验中一螺孔的钠与水完全反应后生成氢气的体积约60ml(室温1大气压下)。因此,选用的粗玻管或破底粗试管的有效容积(去掉胶塞所占的体积)应不小于70ml。如果没有粗玻管或破底的粗试管,可选用广口瓶和分液漏斗,改用图2装置进行实验。

(4)本实验方法具有器材易得、装置简单、操作简便、现象明显、安全可靠、可见度高、趣味性强等优点,是一种较为理想的实验演示方法。该法也适用于钾(用量须控制在小颗黄豆粒大以下,即须选用更小的螺帽)跟冷水反应的实验。因排除了氧气这个爆炸根源的存在,所以显得更为安全。

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