关于钠与水反应产生气体的定性、定量检测实验的研究.docx

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1、关于钠与水反应产生气体的定性、定量检测实验的研究罗晗10111550218摘要：钠与水的反应是中学化学实验中一个非常重要的实验，但是现有的装置及操作难以收集检验产生的气体，无法直观地显示出反应生成了氢气，更无法定量测定实验生成的氢气的量，所以需要对实验进行改进。为了能够在保证其实验安全性的条件下，定性、定量地检测其反应的气体产物，我们对多种实验方案进行了多方面探究及改进，以期能找到最为合适的实验方案。关键词：钠、水、安全、定性检验、定量测定、氢气钠与水的反应是中学化学实验中一个非常重要的实验，在本实验的实验现象中，

2、可以直观地反应出许多金属钠的性质，并且可以通过与镁、铝与水、酸、碱的反应现象的对比，推测出金属性质的变化以及元素周期律等重要的化学规律，因此，这个实验在中学化学实验中的地位是不可撼动的。但是现有的装置及操作难以收集检验产生的气体，无法直观地显示出反应生成了氢气，更无法定量测定实验生成的氢气的量，所以需要对实验进行改进。为了能够在保证其实验安全性的条件下，定性、定量地检测其反应的气体产物，我们对多种实验方案进行了多方面探究及改进，以期能找到最为合适的实验方案。一、实验安全性改进：钠与水的反应是碱金属性质的一个重要实验

3、，该实验的实验操作为：切一块绿豆大的余属钠，将其投入装有水的烧杯中，观察实验现象。这样操作的实验安全性的确得到了提高，由于反应在烧杯中进行，容器的口径大，使得反应放出的热量可以迅速放出，防止了爆炸，但是，这样的实验装置却不能够收集反应产生的氢气，难以检验实验的气体产物。在有的资料中，提出了下面的实验方法，即：切一块绿豆大的余属钠，用铝箔(事先用针刺一些小孔)包好，再用镊子夹住，浸入水中，放在试管口下，用排水法收集气体。待试管中气体收集满时，用手小心地取出试管，把试管口向下移近酒精灯火焰，检验钠与水反应生成的气体。该

4、反应的特点是反应速率快，完全，放大量的热，并且产物中有可燃性气体(氢气).这个实验如果操作不当，就有爆炸的危险，实验存在安全隐患。这样的实验方法存在很大的安全隐患。首先，由钠与水的反应原理以知，该反应是一个剧烈的、快速的、完全的化学反应，在反应过程中还会放出大量的热（金属钠的熔点是370.81℃，在反应过程中，金属钠熔化，说明放出的热量还是很多的），而且产物中有可燃性气体——氢气.这个反应的原理本身客观上具备了发生爆炸的可能性。其次，为了让这个剧烈的反应变得缓和一些，并且容易收集到气体产物，要把金属钠包裹起来，让其

5、不能大面积与水接触来达到控制反应速率的目的，因此，通常的做法是用穿有孔的铝箔把金属钠包成球状，但在包裹的过程中不可能每次都能到达预期的要求，如果铝箔较松，进入球体内的水量过多，与钠发生剧烈反应，而且正好在狭小的球体空间内发生，热量不能及时有效地得到排除，再加上还有反应过程中不断产生的氢气，使得球体内部的温度和压力迅速升高而发生爆炸，最后是包裹方法的选择带来了实验安全的不可靠性，要用有一定硬度的铝箔把钠块包成严实的球形是一个不太容易进行的操作，尽管细心一点可以做到，但包裹得不严实紧密也是可能发生的，所以，由于包裹方法

6、的不简便，容易使实验者忽略细节问题而留下了安全隐患。基于以上所述实验的缺陷，对金属钠的包裹方法进行了改进，并与原来的方法做了对比实验，方法如下：用铝箔把钠块包成条状（确保钠在中心位置），然后把条状铝箔两端开口调整成原端口大小的1/5，1/3，1/2，1/1，最后进行分组实验与原来的球形包裹方法进行比较实验，观察实验是否符合安全需要和实验现象是否明显。钠被铝箔包成球状实验（取1g金属钠，绿豆般大），每次取1g金属钠做比较实验,当钠被包成球状时,按照铝箔所穿孔的大小和钠块被包裹的松紧程度分别进行实验,结果如下表：钠被铝

7、箔包成条状实验(取lg金属钠，绿豆般大），每次取lg金属钠做比较实验,当钠被包成球状时,按照条状铝箔端口的相对大小和钠块被包裹的松紧程度分别进行实验，结果如下表：以上的两组对比实验结果表明，改进包裹方法前，钠与水的反应在狭小的空间内发生时，只要孔稍大，并且包得不紧，就会存在爆炸的危险；而改进包裹方法后，如果两端的开口调整得好，反应就会按预期的速率下正常发生反应，如果端口调整得过大或者过小，或者包裹得较松，反应只是变得缓慢或者钠块从铝箔的两个断口逃逸出来，但都不会发生爆炸，安全性得到了加强。如果铝箔的两个端口被调整成

8、原端口大小的1/3，并且在包裹得比较紧的情况下，反应就会达到最佳的效果，钠与水的反应均能安全下发生。因此，在进行钠与水的反应时，应该用铝箔将钠块包裹成条状，并将其端口相对大小调整为1/3，则此时实验的安全性最好，反应速率正常，效果最好，此后，就可将钠与水的反应置于试管中进行，而不用担心其反应发生爆炸。二、生成气体的定性检验：在钠与水的反应中，为了能够定性检验