钠在空气中燃烧实验的新设计
钠燃烧实验的改进
钠燃烧实验的改进作者：万华明，马开洪来源：《新课程学习·中》2013年第05期摘要：通过对钠燃烧实验的改进，使实验操作更加合理，更安全，更环保，实验效果更明显。
关键词：钠；燃烧；实验研究一、问题的提出笔者认为人教版化学课程必修一实验[3～2]钠在空气中燃烧实验存在如下问题：（1）在敞口容器中实验，产生大量的白烟，污染环境；（2）在坩埚中加热实验，坩埚不透明，大多数学生无法清晰观察实验现象，且坩埚容易破裂；（3）燃烧过于剧烈，学生在观察实验时容易被烟熏而无法享受实验过程。
针对上述问题，我们进行了如下改进。
二、实验改进1.装置改进首先，我们在发生装置上做了较大改进：（1）将坩埚换成硬质试管，便于观察实验现象；（2）用一个带塑料袋的单孔橡皮塞收集烟，以防止污染；（3）使用一个带气阀的洗耳球及单孔橡皮塞，用以控制反应速率；（4）用一小片铝片置于试管中部，目的是控制实验温度。
为了便于实验操作中装进钠粒，并在单孔橡皮塞上插了一段光洁无锈的铁丝。
实验装置如下图所示。
这样，使整个实验在密闭条件下进行。
经过实验，我们发现用硬质试管进行实验比用坩埚现象明显而且安全。
加热后，试管内观察到钠融化成的光亮小球在铝箔上滚动，表面产生白色固体，随后钠燃烧并产生黄色火焰，燃烧结束留下固体为淡黄色。
改进之后，现象更明显，实验效果更佳，说服力更强。
实驗中，只要用试管底有破损的试管就行，能够起到废旧物品利用的作用。
2.加热方式改进钠燃烧实验的关键之一是控制反应温度。
先用酒精灯加热试管，再用试管加热铝片，最后用铝片加热钠，钠受热相对均匀，可以很好地控制反应温度。
钠的熔点为97.81℃，在150℃～200℃反应生成氧化钠，在氧气充足条件下在300～400℃反应生成过氧化钠，铝的熔点660℃，氧化铝熔点2050℃，加热时钠燃烧铝片不熔化。
反应结束后，可将铝片取出进一步观察过氧化钠的状态、颜色。
3.空气用量改进钠燃烧实验的关键之一是控制反应空气的量，在温度达到着火点之后，通过挤压带气阀的洗耳球，可以很好地控制空气的量，从而控制反应速率，钠燃烧的整个过程得到控制。
钠与氧气反应——教材实验设计基础上进行创新
314教育版使用教材：人教版化学 必修一第三章第一节金属的化学性质。
授课学段:高一年级。
说课内容：教材与学情分析：教学目标；教学环节与教法；教学过程；教学反思与评价。
教材与学情分析：本课选自人教版 高中化学 必修一第一节金属的化学性质，第1课时金属与非金属的反应---钠和氧气反应基于教材实验的创新实验：学生处于高一开学两个月的时间，做过的实验不多，但是对于基本实验仪器的使用有所了解，对实验有很高的热情和浓厚的兴趣，基于此将本实验设计成学生实验，激发学生学习化学的热情和培养学生对实验的探究创新能力。
教学目标：知识与技能：掌握钠和氧气反应的实验操作，坩埚的正确使用方法。
过程与方法：通过设计不同实验操作，根据现象的对比，引出实验创新的意义，同时总结出创新实验的的不足。
情感态度与价值观：培养学生实验操作能力，培养学生勇于实验创新能力。
教学环节与教法：通过学生实验，进行对比，通过观察实验现象，来进行评价实验方案的优缺点，主要是让学生通过不同的实验设计进行实验的对比，进而更好的对实验进行创新，培养学生勇于创新的能力。
教学过程：根据教材实验；实验3-2：把一小块钠放在坩埚里，加热，有什么现象？（图略）基于以往教学经验，钠在空气中加热，燃烧的现象，在坩埚中进行实验时，学生远距离观察时现象不明显，基于此，我将本实验进行改进，将坩埚中实验改为石棉网上进行操作，进行对比实验。
总结两种实验的优缺点：石棉网上进行的实验：优点：反应速度快，现象明显，易于观察；缺点：石棉网上出现了异常的黑色物质；坩埚中进行实验：优点：产物淡黄色固体颜色纯净，便于观察产物颜色；缺点：反应速度慢，不便于学生在远处观察现象。
教学反思与评价：用石棉网加热金属钠，速度快，现象明显，易于观察，但是石棉网上出现了异常，石棉网变黑。
实验出现异常可能的原因：1.石棉网加热会变黑；2.石棉网和钠发生了反应；3.钠上的煤油没有被滤纸除尽，煤油不完全燃烧生成的碳而变黑；4.钠在空气中和二氧化碳反应生成了碳。
钠燃烧异常现象的探究及实验改进_新课程理念下学生探究活动设计一例
中 图 分 类 号 ：G633．8
文 献 标 识 码 ：B
doi：10.3969 ／ j．issn．1008－0546．2010．05．030
新课程倡导逐步实现学生学习方式的转变， 在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富 有个性地学。 化学活动设计既要符合学生的认知 水平，又要充分调动学生的主动性。 鉴于此，教师 就可以通过课堂上动态生成的一些异常的实验现 象作为学生感兴趣的载体，通过活动设计，引导学 生亲自动手进行实验活动， 既能提高学生的科学 素养，又能提升教师的专业水平，立足于课标内容 创造性地使用教材，开发新的教学资源，体现新课 程的理念，促进教师教研能力的发展。
题，解决问题，而且基于前面的结论不断将方案进 行改进，最终提出了最优的实验方案，变学生被动 式学习为主动学习。 整个研究性学习过程中学生 用自己的脑子去思考、去筛选材料、去决定研究的 方向， 这其中的收获比仅仅知道教科书上已经阐 明的知识更有价值。
参考文献 ［1］ 中华人民共和国教育部制订． 普通高中化学课程标
石棉网没有变黑。 排除假设1石棉网加热会变黑。
实验方案2现象：在蒸发皿中钠剧烈燃烧发现
几乎只有黑色物质生成。排除假设2石棉网与钠反
应，生成物为黑色。
实验方案3现象：加热片刻，钠开始熔化成一
个银灰色的小球，小球表面出现一层黑色薄膜；稍
后薄膜破裂，液态钠流出，并迅速燃烧，火焰为黄
色。冷却到室温时，生成的淡黄色固体周围有少量
－ 76 －
MnO2
浓硫酸
实 验 操 作 ：⑴按 图 所 示 搭 好 装 置 ， 先 用 药 匙 把二氧化锰放入圆底烧瓶底部，过氧化氢加入分 液漏斗中。 ⑵用镊子取一块金属钠，用滤纸吸干 表面的煤油，用刀切除表面氧化膜，再用镊子夹 住，放入球形干燥管中。 ⑶通过分液漏斗将过氧 化氢加入二氧化锰中产生氧气，持续通氧气一段 时间，再给球形干燥管加热，当钠熔成小球时并 开始剧烈燃烧，停止加热，仍持续通入一段时间
钠在空气中燃烧的实验改进
钠在空气中燃烧的实验改进
教材中的仪器：坩埚、泥三角、三角架、酒精灯。
改进后的仪器：易拉铝盖、三角架、酒精灯。
实验步骤：
1、取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去外皮。
2、把这一小块金属钠放在易拉铝盖上加热，钠受热熔成一小球。
3、钠开始燃烧立即撤掉酒精灯。
人教版新教材中钠在空气中的燃烧实验用坩埚为实验仪器。
该实验在坩埚中进行比较规范，但是实验现象的能见度较小，不便于学生观察实验过程，而且做完实验后仪器清洗较困难，坩埚易破裂，损耗大，重复使用率低，造成实验材料消耗大，实验成本高。
若将此实验置于石棉网上进行，虽然能见度较大，可以观察到钠燃烧过程中的一系列现象，但由于石棉网的作用很难观察到产物过氧化钠的淡黄色，往往看到的是黑色固体残留于石棉网上，这不利于后续课程中有关钠的化合物的学习。
另外，用石棉网作为实验仪器同样存在清洗困难，重复使用率低等缺点。
本人反复试验，利用奶粉罐上的易拉铝盖作为实验仪器（见图一），实验现象明显，能见度大，便于学生观察整个实验过程（见图二），实验后清洗方便，可重复多次使用。
此外，可在本实验基础上补充Na2O2与H2O的反应。
本实验中钠燃烧后可清楚看到淡黄色的产物Na2O2，在Na2O2上直
接覆盖少许脱脂棉，再滴1-2滴水下去，马上可看见脱脂棉着火。
这有助于“钠的重要化合物”的学习。
该仪器制作简单，只需将易拉铝盖的拉环
剪掉即可，材料易得，可以充分利用日常生活
中的废弃物，变废为宝，体现绿色化学的理念
和原则。
（图二）
（图一）。
钠在空气中燃烧实验探究
钠在空气中燃烧实验探究钠在空气中燃烧要得到明显的淡黄色固体（Na2O2）生成的现象比较难，常出现黑色颗粒夹杂灰白色粉末的异常现象，尤其是按人教版高一教材的装置进行实验。
为此笔者对此实验进行了深入探究，以期寻求教材装置难以得到淡黄色的原因并提出该实验在操作上的一些注意点，另外，介绍了一种改进方法，并分析其易于得到淡黄色的原因，现将探究过程记录如下。
1 按人教版高一教材进行钠在空气中燃烧实验［装置］见图1。
图1［步骤］切取一块表面用滤纸吸干煤油的黄豆般大小的钠放在石棉网上加热。
［现象］钠首先缩成表面为白色固体的球体（此表面是一层不光滑的无金属光泽的白膜，其成分为氧化钠），再加热时，熔化的银白色钠冲破白色固体的表面，成银白色液态球体，约3秒后，在银白色液态球体表面出现黑色物质，而后开始燃烧，产生黄色火焰，冷却后，在石棉网表面出现淡黄色和黑色相混的固体。
［现象分析］钠氧化过程分2步进行：第一步，在150～200℃温度下氧化成Na2O，然后在350℃温度下Na2O氧化成Na2O2，所以一开始生成的白色固体是Na2O，燃烧时生成的是Na2O2，黑色物质经判断，应为碳单质。
2 对钠在空气中燃烧出现的黑色颗粒及其产生原因的探究［第1种假设］“是钠表面的煤油未被滤纸吸收干净，煤油中含有碳，黑色是煤油不完全燃烧留下的灰烬”。
［论证］（1）用滤纸吸干钠表面煤油，切取一小块表面有表皮的钠，用沾有煤油的镊子把钠放到石棉网上，再加热。
（2）用滤纸吸干钠表面煤油，切取一小块表面没有表皮的中心段钠，用沾有煤油的镊子把钠放到石棉网上，再加热。
（3）用滤纸吸干钠表面煤油，切取一小块表面没有表皮的中心段钠，用不沾有煤油的镊子（把钠从瓶中取出时所用的镊子用滤纸擦干所沾煤油或用一把新的镊子）把钠放到石棉网上，再加热。
（钠中含煤油量最小）（4）切取一小块表面有表皮并且没擦干所沾煤油的钠，用沾有煤油的镊子把钠放到石棉网上，再加热。
（钠中含煤油量最大）实验结果，淡黄色最明显的是（3），淡黄色最不明显几乎成黑色的是（4），所以钠中煤油的残余量对本实验的成败起着很重要的作用，钠表面的煤油是否被滤纸吸收干净，对炭颗粒生成很有影响，但在实际的操作中，用滤纸把煤油吸干，是很难实现的（虽然在我们的潜意识里，常认为煤油已吸干），若用教材装置做这一燃烧，（3）法效果较好，但也存在淡黄色与黑色分离不太清的缺陷。
用易拉罐改进“钠燃烧实验”
用易拉罐改进“钠燃烧实验”“钠在空气中燃烧实验”是鲁科版高中一年级教材活动与探究的实验内容，也是高一学生学习金属钠知识的重要内容。
按教材要求，需将金属钠颗粒放在石棉网上加热至燃烧来观察生成物的颜色和状态（如图1）。
事实上，这种方法很难得到淡黄色的过氧化钠，生成的固体以黑色物质居多，隐约有少许淡黄色，同时产生大量白烟，污染环境。
为解决这一问题，我们在科技创新化学实验小组课上提出“金属钠在空气中燃烧实验改进”这一课题。
一、实验过程分别用铁片、铜片、薄铝片、瓷片、玻璃器皿（如试管、小烧杯）、蒸发皿、坩埚等进行试验，发现用铜片、瓷片难于操作，钠珠易滴落；用铁片产生的黑色物质更多；用铝片容易被烧熔；用试管容易炸裂；用坩埚不易观察；用小烧杯、蒸发皿会出现裂痕。
鉴于此，能否找到理想的替代品作为实验载体，使其既能看清黄色固体，又能降低仪器的损坏率呢？后来，我们发现废弃的易拉罐底部跟蒸发皿类似，因此决定用易拉罐底部做钠的承载体。
1.改进后的实验装置（如图2、图3）。
2.承载体的制作取一个废弃的铝制易拉罐，在离罐口3cm至5cm处用剪刀剪一圈，留下易拉罐的下部；再在易拉罐上剪开3个通风口（以迅速提高酒精灯的温度）；将其倒盖在酒精灯上，用易拉罐底承载金属钠。
3.实验操作步骤（1）按图2组装好仪器。
（2）点燃酒精灯，预热铝制易拉罐。
（3）用小刀切取一块黄豆大的金属钠，将表面的附着物切掉，用镊子夹取放在滤纸上，并使劲挤压钠，便于吸干钠内外的煤油，尽量将钠用手压成厚实的形状。
（4）提起倒盖的漏斗，把金属钠放在加热的部位，放好漏斗（玻璃漏斗口径要比易拉罐的略宽）。
（5）片刻，钠开始融化，然后燃烧，漏斗里充满白烟。
（6）反应结束后，移去并熄灭酒精灯。
冷却后，可以观察到易拉罐上有菊花状的淡黄色物质（如图4）。
（7）用镊子、小刀刮取淡黄色物质，用小试管收集。
滴加少量水，用带火星的木条检验产生的气体，证明是氧气，说明淡黄色的物质是过氧化钠。
[对钠在空气中燃烧实验的改进]钠在空气中燃烧
![[对钠在空气中燃烧实验的改进]钠在空气中燃烧](https://img.taocdn.com/s3/m/73e71c560029bd64793e2c2c.png)
[对钠在空气中燃烧实验的改进]钠在空气中燃烧教材中钠在空气中燃烧的实验，存在一些问题。
一是产生大量白烟，造成空气污染，与“绿色化学”思想相违；二是坩埚壁不透明，遮挡住了钠加热熔成小球及其燃烧现象，学生观察不方便，不能直接观察到金属钠从熔化到燃烧的具体变化过程，不利于分析实验结果；三是该实验虽可方便快速得到淡黄色产物，但生成物周围总伴有黑色颗粒及灰白色粉末生成，影响实验效果。
为此笔者对该实验进行了改进，实验装置如图1所示。
图1钠在空气中燃烧实验装置1实验过程按装置图连接好各仪器，检查装置气密性；取一小块金属钠（绿豆般大小），用滤纸吸干表面的煤油，放在凹型玻璃片上，用镊子将其放入具支试管中，并接上带有碱石灰干燥管的双联打气球；先用酒精灯预热具支试管，然后用外焰加热钠，当钠熔成银白色小球时，开始不断鼓气，保证燃烧所需氧气；燃烧完毕后，停止通气，撤去锥形瓶和酒精灯。
2实验结果加热钠时，有大量白烟产生，经过锥形瓶中水洗涤之后也还有大量白烟，酚酞不变色；加热大约40s后，钠熔成一个银白色小球。
鼓气后，钠开始剧烈燃烧，发出黄色火焰。
此时的白烟进入到锥形瓶时，酚酞变红；控制气流大小，还可控制钠燃烧的剧烈程度；待钠燃烧完全后，可观察到非常漂亮的菊花状的产物，周围无黑色物质，且产物颜色随温度降低由黄棕色逐渐变为淡黄色。
未被水吸收的白烟被干燥管里浸过酒精的脱脂棉吸收，极少溢出至周围环境中。
3实验问题探讨（1）反应器须干燥无水，以防止钠及生成的过氧化钠与水反应。
（2）一定要将钠放在凹型玻璃载体上，否则，由于反应温度过高，具支试管易炸裂。
另外，也可用瓷片，但瓷片一般为平的，反应时，钠容易掉至试管上，也易使具支试管炸裂。
（3）开始鼓气的时间是关键，一定要待钠熔成小球时再鼓气。
若先鼓气，会降低试管内温度，低温下有利于Na2O的生成而不利于Na 2O2的生成。
4结果分析笔者通过对比现行教材中的方案和工业生产方法，制定了本实验的方案。
钠的性质实验的改进
后，滴入２滴水，立即用带火星的火柴梗检验放出的
气体。证明钠燃烧的产物与钠切开后常温下被空气
中氧化产物不同。
２．２．５ 钠与水的反应
用同样方法切取一小块钠，投入盛有少量水的
表面皿里，可以看到钠浮在水面上，由圆柱形变成
球形，四处游动，发出“嘶嘶”的响声，最后完全
消失。用滴管吸取反应后剩余的液体滴到点滴板
形成一小段石蜡。
１０
化学教学
２００６年，第３期
取一块钠，用滤纸将表面的煤油吸干，用小刀
切去一端的部分外皮，用布包裹着玻璃管象使用钻
孔器一样，慢慢地钻入钠块里，使管内填有长约
８ｍｍ银白色的金属钠。用玻璃棒把钠向里稍推，然 后用蜡封好［３］，如图２所示。这样用蜡封存在玻璃管
内的少量钠即可满足一个实验小组完成全部关于钠
用），感觉钠的硬度，观察新切开的钠的光泽以及在
空气中的变化。用试管夹夹住试管底部，放在酒精
灯火焰给试管口部分加热。再把玻璃棒向外稍推，
用同样方法切取一小块钠 （钠的形状为规则的圆柱
形），立即放在热的试管口上，钠迅速熔化成小球并
开始燃烧。观察钠在空气中燃烧的现象以及反应产
物的颜色、状态。比较钠在不同条件和氧气反应的
现象和产物。将试管口的反应产物向试管内部转移
（上接第８页）
３ 实验改进后的优点 笔者用图３装置做了试验，发现有如下优点： ·反应装置简单； ·让学生初步了解回流装置的原理； ·反应结束后，油状物质分层很明显； ·能直接区分酯类和其他有机物状态的不同； ·有脂肪类物质香味逸出，可以很快闻到； ·反应所需时间不超过５分钟，大大缩短，符合 演示实验的要求；
零排放，充分体现绿色化学实验理念，渗透环境保 护意识和可持续发展思想。
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钠在空气中燃烧实验的新装置
汪斌权
（余姚市第八中学浙江余姚 315430）
摘要：针对钠在空气中燃烧实验现象不明显，对该反应的实验装置进行了新设计，并总结了最佳实验条件。
改进后的实验现象明显、操作简便，新装置具有一定的创新性、趣味性、推广性。
关键词：钠的燃烧实验；新装置；过氧化钠；淡黄色固体
一、实验目的
实验是学生学习化学知识的最有效途径。
不论是老教材还是现行的三种高中教材，钠的燃烧实验都是必选实验。
苏教版和鲁教版教材采用的是传统的方法：将用滤纸吸干表面煤油的一小块钠放在石棉网上加热，让钠熔化、燃烧（如图1）。
人教版教材只是把石棉网换成了蒸发皿（如图2）。
然而在实际实验过程中，我们经常会遇到以下情况：尽管选择了新的石棉网并尽量地吸干了钠表面的煤油，可是实验现象始终不理想，生成的固体以黑色物质居多，隐约有些淡黄色固体出现[1]。
如果像人教版一样，在蒸发皿中加热，不仅黑色物质没有减少、淡黄色物质没有增多，由于钠燃烧反应剧烈，放出大量的热，还会使蒸发皿炸裂，不绿色环保。
作为演示实验，操作虽然简便，但实验现象不明显，显然缺乏说服力，会直接影响教学效果。
为此，我们对该实验进行了研究，对该反应的实验装置进行了新设计。
改进后的实验现象明显、操作简便，改进后的新装置具有一定的创新性、趣味性、推广性。
二、实验用品
六角螺帽（内直径2cm左右）、铁板一块（内直径5cm左右）、镊子、滤纸、酒精灯、火柴、小刀、胶头滴管、金属钠。
三、实验装置
实验装置如附图3所示：在三脚架上放一块圆形的薄铁片，并在铁片中心放上六角螺帽。
把钠块放在六角螺帽中并用酒精灯加热铁片。
用本实验装置还可进行铝热反应实验，并取得很好的实验效果[2]。
附图3 实验装置示意图
四、实验操作和现象
1.用小刀切取3倍黄豆粒大小的钠块，尽量吸干钠表面的煤油，特别是镊子上煤油，放入六角螺帽中加热至钠块完全熔化。
此时可观察到不规则的钠块缓慢缩成表面为白色固体的球体，约2秒后小球表面有极少量黑色物质生成。
2.用镊子取走六角螺帽，此时，钠球会四处流散开来，由于铁板处于较高温度，内部的钠冲破表面氧化膜与空气接触，冒出红色火星，剧烈燃烧，生成大量淡黄色固体。
固体形状各异，有时呈珊瑚状，有时也像一朵淡黄色的小菊花（见图4、图5）。
图4 钠在空气中燃烧图5 生成珊瑚状淡黄色固体
五、钠燃烧实验的最佳实验条件
实验的精髓是控制实验条件。
我们在大量实验的基础上总结出了得到大量淡黄色固体的最佳实验条件。
如果做到以下五点，就可以得到大量的淡黄色固体。
（1）实验装置必须改进，因为在石棉网上做钠的燃烧实验，体系过于敞开，
导致燃烧过快，不能很好控制实验。
瓷坩埚不仅没有弥补上述缺点，还会引起受热不均而炸裂。
由上述实验可知，铁板和螺母作反应容器是不错的选择。
螺母能把熔融的钠球很好的固定下来，控制反应进程。
（2）加大金属钠的用量（实验绝对安全，不像瓷坩埚会炸裂），这样可以增加淡黄色固体的生成量，可使现象更加明显。
（3）实验前尽量吸干钠表面的煤油，虽然不能完全吸干，但可减少炭黑的干扰。
（4）实验前尽量切去钠表面的氧化膜，减少氧化钠颜色对过氧化钠颜色的干扰。
（5）控制实验温度。
铁板的温度不能太低，一般用酒精灯加热25秒左右，铁板温度控制在300℃至400℃。
如果温度太低，当取走螺母时钠不会冒出火星，不会燃烧，实验失败。
如果取走螺帽时，钠球冲破氧化膜冒出火星，剧烈燃烧，此时就可以撤去酒精灯了，一定能生成淡黄色固体。
六、改进的意义
1.实验生活化：该实验中用日常生活中很容易获得的六角螺帽和废弃的小铁板来替代石棉网或蒸发皿。
利用身边的物品来进行化学实验，具有生活气息。
2.实验趣味化：实验生成的淡黄色固体形状各异，有时呈珊瑚状，有时也像一朵淡黄色的小菊花。
改进后的实验增强了趣味性，激发了学生学习兴趣，让学生体验到了实验探究的乐趣。
3.实验创新化：改进后的实验操作简单、成功率和安全性均有保证。
特别是实验现象非常明显，淡黄色固体的生成量特别多。
克服了教材中实验淡黄色固体不明显的最大缺点，提高了课堂教学的效果，具有一定的创新性。
4.实验绿色化：用铁板、螺帽代替石棉网、蒸发皿做反应容器，具有不破损、不炸裂、可重复使用、材料成本低等特点，实验新装置与教材中实验相比具有绿色环保特征，具有一定的推广价值。
参考文献：
[1] 董军.钠在空气中燃烧实验的探究[J].化学教学，2012,(1)：47.
[2] 汪斌权，于淑儿.铝热反应实验的新装置[J].中学化学教学参考，2014,(10)：52.。