钠与氯气反应实验的微型化改造

姚玉琴衷明华

(韩山师范学院化学系，广东 潮州 521041)

摘要：众所周知，化学科学的形成和发展离不开实验，化学教学也离不开实验。化学实验教学可以增强学生的学习兴趣，调动学生的积极性，从而帮助学生理解知识，掌握要点，通过实验可以使学生掌握化学实验的基本操作技能。作为一名教师，要想达到实验教学目标，取得良好的实验教学效果。为此，我们应该通过多次实验探究，主动去挖掘教材上一些演示实验存在的不足之处，以此进行改进，达到好的实验效果，并设计出符合绿色化学理念的演示实验。

关键词：钠与氯气微型改进

化学是一门以实验为基础的科学，教师应该引导学生学好实验操作技能，学会观察实验现象。在教学过程中，我们应该多次实验，发现实验的不足，对实验的不足之处进行改进，以此培养学生的探究能力和分析解决问题的能力，从而达到最生动、活跃的教学形式。化学实验正朝着微型化、绿色化的方向发展，钠与氯气反应的实验在人教版高中化学必修1占据非常重要的地位。但是氯气是一种带有强烈的刺激性气味的有毒气体，人体吸入少量的氯气引起呼吸道的严重损伤，对眼睛黏膜和皮肤有高度刺激性，短期内吸入较大量氯气会引起全身性疾病。在钠与氯气的演示实验中，是取半粒黄豆大的金属钠(切去氧化层)，用滤纸吸净煤油，然后放在石棉网上加热，当钠熔成光亮的小球后，迅速将盛有氯气的集气瓶瓶口扣在钠的上方，从而使其发生反应。其反应原理如下：

然而在教师的课堂演示实验中，或多或少存在以下的不足之处：

1.在实际操作过程中，金属钠表面的氧化膜在切除时很难操作，而且钠在空气中极易氧化，切去氧化膜后又迅速与氧气反应生成氧化膜，从而阻碍钠与氯气的接触，导致实验现象不明显。

2.氯气是一种有毒气体，教师在携带、保存以及整个实验过程中都可能导致氯气泄露，危害身体健康、污染环境。而且石棉网在实验后难以清洗，损毁严重。

3.钠在加热时易生成淡黄色的过氧化钠，与本实验结果生成的氯化钠颜色一样，影响实验现象的观察。

4.氯气的收集和氯气与钠反应实验是分布操作的，反应过程不易控制，给实验带来不便。并且在实验过程中多余的氯气会散发到空气中，造成教室环境污染，影响师生的身体健康。

因此，我设计了以下微型实验改进装置，微型化实验是利用微型化的仪器装置进行的实验，其化学药品用量大大减少，同时实验效果也更加明显、操作起来也较简单、方便和防止污染环境等目的。所以，笔者针对以上不足，利用微型化仪器对钠与氯气的反应实验进行以下的设计，从而达到良好的教学效果以及保护环境的宗旨。

一、实验用品

1.仪器：微型仪器一套、注射器2支；

2.药品：钠粒、高锰酸钾、浓盐酸、蒸馏水、氢氧化钠浓溶液。

二、实验装置示意图(此处省去微型操作台及夹持装置部分)

图　实验装置

三、实验步骤与现象

1.根据上图组装实验仪器，同时检查装置的气密性。

2.加入药品：在注射器A中吸入少量浓盐酸；在左边侧泡具支试管中加入0.2g的高锰酸钾；在注射器B中吸入少量蒸馏水；在右边侧泡具支试管中加入一小块钠；在小烧杯中加入氢氧化钠浓溶液。

3.进行实验和观察实验现象：挤压注射器A，将约2ml的浓盐酸慢慢地注射到装有高锰酸钾固体的侧泡具支试管中，便可看到有黄绿色气体产生，过一会儿可观察到侧泡具支试管中充满黄绿色的气体，此时再轻轻推动注射器B，让蒸馏水慢慢滴在金属钠上，而反应即是利用水与钠反应放出的热使钠与氯气反应。金属钠立即引燃，在Cl2中燃烧，火焰呈黄色且产生大量白烟，反应后侧泡具支试管内壁上有白色粉末状固体。这说明钠在氯气中燃烧生成了氯化钠。同时，装有浓氢氧化钠溶液的烧杯中的导管口有少量气泡产生。为了证明白色固体为可以做如下补充实验。

反应完成后，向试管中加入少量蒸馏水，振荡，使白色固体溶解，然后将此溶液分成两份：一份进行焰色反应，可以看到火焰呈黄色，证明有Na+存在；向另一份中加入几滴溶液，出现大量白色沉淀，再加入少量稀HNO3，沉淀不消失，证明有Cl-存在。从而说明此白色固体确实是NaCl。

四、实验改进后的优点

1.利用微型实验装置进行实验操作，可使实验药品用量大大减少，成本降低，且装置组装简单、方便，既减小了实验的危险性，又提高了实验在中学化学课堂上演示的可能性。

2.添加浓盐酸使用注射器使得实验操作方便、更加安全，易于控制药品添加量及添加时间。

3.本实验集氯气的制备和氯气与钠的反应为一体，氯气即制即用，防止氯气不够用的缺点。实验过程中前面反应的生成物是后面反应的反应物，这样既能充分利用资源，也能缩短实验所需时间。

4.该实验实现了钠与氯气在一个密闭的装置中燃烧，无污染物排入空气中，并且在实验后用氢氧化钠浓溶液处理尾气，不仅符合绿色化学理念，也可加强学生保护环境的意识。

5.氯气不用事先制备和收集，大大降低了教师的工作时间。同时，也不会给教师在携带过程中带来麻烦，无论作为教师的实验演示还是学生实验都很方便。

本实验除了具备以上优点外，我还利用了大气压的相关知识，有效地解决了控制化学反应速率的问题。通过对钠与氯气反应实验的改进，认识到演示实验成为课堂教学的一个重要环节。因此，我们应该充分利用微型实验仪器进行教学，从而让学生更好地感知实验，体验实验的乐趣，真正达到良好的教学效果，提高学生分析解决问题的能力以及创新能力。