钠与水反应实验装置的改进-《化学教学》(2020年6期).docx

龙源版权所有 钠与水反应实验装置的改进作者：毕晓昀 张会清来源：《化学教学》2020年第06期 摘要： 通过文献研究归纳数十年来不断推动“钠与水反应的气体产物检验”实验装置创新的五种重要“道具”： 尖嘴管、J形管、针、肥皂液、注射器。本实验再次作改进，设计用瓶塞刺穿器为新“道具”的实验方案，使该实验操作更简捷安全、现象更明显、成功率更高。 关键词： 钠与水的反应; 瓶塞刺穿器; 实验装置改进; 实验探究 文章编号：2020中图分类号： G633.8 文献标识码： B 1 问题的提出 基于教材实验的改进与创新是一线中学化学教师开展实验教学研究的重要内容。“为什么改”（已有实验方法的缺陷与不足）以及“怎么改”（装置、步骤、注意事项等）则是其中必须着重解决的两个关键性问题。在诸多的成功案例中，特定仪器、物品或试剂等关键道具的使用往往起到至关重要的作用。本文以“金属钠与水反应气体产物的检验”这一实验为例，谈谈实验创新与改进过程中关键道具的作用，并给出基于新道具的改进实验方案。 2 文献研究 以中国知网中的《化学教育》《化学教学》《中学化学教学参考》《实验教学与仪器》等四本中学化学教学和实验类期刊为检索来源，以“钠”和“水”为关键词进行检索，去除无关干扰项后共获得100余篇与“钠与水反应气体产物的检验”直接相关的实验改进类参考文献。其中最早可查的文献见于《化学教学》1981年第2期发表的“金属钾、钠和水反应的实验”[1]，1984至1988年《化学教育》共刊出4篇相关文章，之后该实验研究出现断档，直到1993年开始，几乎每年都有3～4篇文章刊出，2014至2019年间对该实验的探讨尤为热烈，仅这四本期刊就有50余篇文章刊出，其中不乏对前人实验方案的总结、分析、对比和评价[2～5]。 仔细研究每一篇文章后发现，百余位作者的研究成果，目的可能略有差异，装置也都不尽相同，但其中几种特定道具的出现和使用成为推动这一实验的改进与创新的关键，笔者尝试对其进行了归类与分析。 3 推動“钠与水反应气体产物检验”实验创新的几种关键道具 3.1 关键道具一： 带开关的尖嘴管——氢气的收集与释放更为可控 如图1a所示，早在1981年杨申姑[6]就使用了带开关的尖嘴管，其形状及控制原理均类似于碱式滴定管（如图1b所示）。与传统的“用试管排水法收集氢气，拇指堵住试管口移近火焰”相比，这个开关的存在使得氢气的储存、释放与点燃更具有可控性，并且完全避免了皮肤与氢氧化钠水溶液的接触。此后，类似的控制开关被广泛使用，并被“废旧的酸式滴定管尖嘴部分（如图1c所示）”“橡胶管加T形夹（如图1d所示）”等替代，使得取材来源更为广泛。陈央央[7]将导管设计成弯形（如图1e所示），以避免在空间上与其他仪器碰撞。 3.2 关键道具二： J形管——改“收集氢”为“储存氢” 与U形管不同，J形管的一端比另一端高出一部分（如图2a所示），以容纳体系中生成的气体所排出的水。投入钠后塞紧橡胶塞，此时尖嘴管处开关为关闭状态，生成的氢气排向J形管高出端。待反应结束后，尖嘴管处开关打开，依据连通器的原理，高出的液面下降，将气体从尖嘴管推出，同时将火焰靠近即可清晰观察到氢气燃烧的火焰，现象明显。但释放和点燃气体需要双手甚至是双人的默契配合，未经训练的学生不容易上手，而且J形管属于异形仪器，需要自制或定制，使其推广受到很大限制。此后各种原理相近的替代装置层出不穷。 图2b装置保留了U形管的造型，而储氢空间则由分液漏斗[8]代替，将之改成普通漏斗、长颈漏斗甚至饮料瓶也都能起到相同的作用。还有相当一部分装置不再使用U形管，直接用广口瓶[9]（图2c）或者锥···试读结束