钠与水反应的实验改进与创新
基于学科核心素养的“钠与水反应的微型化实验改进”
基于学科核心素养的“钠与水反应的微型化实验改进”吴宁宁（合肥市第六中学安徽合肥230001）摘要:钠与水反应实验是高中化学的重点。
对此,现行人教版化学教材必修一第三章第1节提供的实验方案是:在烧杯中加入适量蒸馅水,再滴加几滴酚駄试液，向其中投入绿豆大小的钠，观察实验现象。
方案虽然简单,但钠与水反应剧烈，且反应快而不易控制，比较危险，浪费试剂。
此外，这种方案仅能验证其中一种产物，对另一种产物——氢气没有设计收集和检验步骤，仅是通过推理得出，教师不易解释清楚，学生也难以理解。
因此，我们对之进行了改进。
关键词：高中化学钠与水反应微型化实验新课改提倡的学习观，要求从重结果转向重过程，从重知识转向重能力。
尤其是信息爆炸的当代社会,对人的能力的要求更高,对于未入社会的学生而言，其主要是通过各科学习来获得能力。
对于学校教育教学应该培养学生哪些能力，目前提倡培养学生的核心素养。
不同的学科有不同的知识传授任务和核心素养培养任务，具体到化学学科,体现在以下五个维度:宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知,科学探究与创新意识,科学精神与社会责任。
本文主要在此背景下，以钠与水反应的实验改进为载体,探究培养学生的化学学科核心素养的有效方法。
为了弥补人教版高中化学必修一教材中提供的钠与水反应的实验方案的不足,笔者对此实验进行了改进,以期取得更好的教学效果，同时将学科核心素养贯穿其中。
—、实验原理点燃2Na+H2。
^^2NaOH+巴t2H2+O22H2O二、实验改进方案1.实验改进方案一⑴仪器小试管（两支），双孔橡皮塞，注射器一支及输液管一根，蒸发皿，火柴，水槽，铁架台（带铁夹）。
（2）试剂蒸憎水、金属钠、酚猷试液、肥皂液。
（3）实验装置（4）实验步骤及现象①用银子在一支干燥的小试管内壁附上三小块金属钠（总体积不超过绿豆大小），三小块钠依次固定在试管内壁不同高度处，最下面的一块钠到试管底部一定要留有一段距离。
钠与水反应的改进实验综述及新设计
钠与水反应的改进实验综述及新设计作者：刘玉荣王阳来源：《化学教学》2018年第12期摘要：對近四十年来钠与水反应的实验进行文献综述，依据实验装置的相似性对经典的改进装置进行归类分析。
共分四类，前三类实质是由反应端和贮水端两部分组成的连通装置，方便教学演示;第四类是集收集检验于一体的注射器改进，适合学生实验。
为了方便学生实验，聚焦分析注射器的改进案例，简化钠与水的接触方式，设计出更优的实验方案，更好地发挥实验在教学中的作用。
关键词：钠与水反应; 实验综述; 注射器; 实验创新设计文章编号： 10056629（2018）12007506中图分类号： G633.8文献标识码： B钠与水反应的实验是高中探究金属钠物理化学性质的经典实验，为了获取更全面的实验信息，教育工作者们自20世纪70年代至今一直延续着对该实验的改进与完善，设计了符合教学需要的各式装置。
然而多数改进因装置复杂或仪器需特制等原因仅适合教师演示，能让学生动手操作的很少，而学生的直接参与更有利于钠性质的探究。
本文整理分析了已有的钠与水反应的创新装置，简化钠与水的接触方式，设计出适合学生实验的新方案。
1钠与水反应的实验综述现行的苏教版[1]、人教版[2]、鲁科版[3]教材均采用向培养皿（或烧杯）中加适量水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中观察现象的实验方案，其中人教版在实验步骤旁添加提示栏目“注意钠与溶液的变化，有没有气体产生，反应是否放出热量”来帮助学生聚焦钠与水反应的实验观察点。
该方案操作简单，钠块的游动轨迹、形状变化以及水变红的现象十分明显，但是单从钠块四处游动并伴有嘶嘶声难以直观地推测有气体产生，并证明该气体就是氢气。
以往教材也设计有收集检验气体的方案，但因存在安全隐患、操作有难度等原因被现行方案所替代。
因此，不少教育工作者在实际教学中依据教学环境、教学需要等原因设计出各式各样的改进装置。
以“钠与水反应实验”为主题在知网上进行检索，自1979年至今一直延续着对该实验的讨论，发表文献共197篇，其中有17篇围绕钠的用量、实验安全、酚酞何时加入等问题展开讨论，其余180篇均是实验装置的改进，在围绕仪器的改造及连接方式、实际操作的难易、钠块游动轨迹是否便于观察、收集氢气的纯度、检验效果是否明显等五个方面进行装置改进，以此提高实验的安全性和成功率。
钠与水反应演示实验的创新设计
钠 与水 反 应 演 示 实验 的创 新 设 计
尚 广 斗
（ 北 饶 阳 中 学 ，河 北饶 阳 河 文章 编 号 ：１０ －６ ２ （０ ００ －０ １ －０ ０ ５ ６ ９２ １ ） ６ ０７ ２
０ ３ ０） ５９０ 文 献 标 识 码 ：Ｃ
２１ ０ ０年 ． ６期 第
实 验 与创 新 思 维
１ ７
焦油 沾在试 管壁 上也 不容 易洗 去 。
ｆ 柴 头里 含 有 氯 酸 钾 ，在 试 管 中引燃 后 生成 Ｋ １ 火 Ｃ，
根据减 少试 剂用量 、减少 废 弃物 原则 ，对 该实 验进行 微量 化改 进 ，设 计 出利 用 铝箔 卷来 进行 木材
别 验证 了生成 的氢 氧化 钠 和氢 气 。 验证 生成 氢氧 化钠 的实 验存 在 以 下缺 点 ： （ ） １
验证 生 成 氢 气 的 实 验 存 在 以下 缺 点 ： （ ）收 １ 集氢 气 的试管 从烧 杯 中取 出时 ，堵住 试 管 口的拇 指
不可 避免 地接 触反 应 生成 的氢 氧化钠 溶液 ，该实 验
在 实验 教 学 中 ．实 验 现象 是否 明显 ．实 验演 示 时是否 有足 够 的可 见度 ，这 是评 价 实验 好坏 非常重
要 的一 项指标 。我们 不 能单 纯 为 了减少试 剂 用量或
偏 面强 调微 型实 验 ，而 牺牲 实验 的可见 度 、降低实 验现 象 的 明显 程 度 ，即实验 微 型化 的改进 不 宜 以影 响教 学效 果 为代 价 。
［ 杨 德 壬． 年 级 化 学［】 海 ： 海教 育 出版 社 ，０ ０ ｐ ６ ３ ］ 九 ｓ． 上 上 ２ ０ ９ ．
钠的两个性质实验的创新设计
钠的两个性质实验的创新设计钠是典型的金属元素，在中学阶段，研究钠的化学性质主要包括2个方面：一是钠与非金属（主要是氧气）的反应，即钠在空气中燃烧；二是钠与水的反应。
钠在空气中燃烧的实验多数教材采用的方法是在石棉网上加热，这种方法不仅实验成功率低，而且会损坏石棉网，造成不必要的浪费；人教版普通高中课程标准实验教科书《化学1（必修）》采用的方法是钠在坩埚中燃烧［1］，用这种方法实验，学生不容易观察到实验现象，演示效果较差。
钠和水的反应，不容易收集到反应时生成的气体，气体产物的检验成为实验的难点，3套新课程标准高中化学教材中都略去了该项实验操作。
为了克服以上困难，我们对上述2个实验进行了改进。
1 金属钠取用器的制作［2］如图1所示，取一支1 mL注射器，将活塞抽出，用小刀分别切去活塞和外壳前端的细尖部分，使前端平齐，再将活塞塞进外壳中，然后用小刀像削铅笔一样将外壳下端部分小心削尖，使之具有一定的锥度，便可以用这个仪器十分方便地取用金属钠了。
2 实验用品去底小试管、微型集气瓶［3］、试管夹、小烧杯、大烧杯、金属钠取用器、带孔的铝箔纸、细铜丝、尖嘴玻璃导管、胶皮管、止水夹、火柴、酒精灯、酚酞溶液、金属钠、小刀等。
3 钠在空气中的燃烧3.1 实验方法和现象用手紧握金属钠取用器的外壳，注意不要用手心顶住活塞上端，像使用钻孔器一样，慢慢地钻入一块钠中（钠块不要太厚，不超过0.5 cm即可），使管中填有一段金属钠，可以观察到钠的银白色金属光泽。
轻轻推移活塞，使钠块稍微露出，切去外皮，能够观察到银白色的光泽很快变暗。
轻轻推移活塞，使钠块稍微露出，用小刀沿着金属钠取用器前端切取一小块洁净的金属钠（还剩余有一定量的钠，用于后面钠与水的反应），放在去底小试管的管口处，用试管夹夹住试管的另一端，放在酒精灯火焰上加热，如图2所示（图中省略了试管夹）。
待钠熔化变成球状后应立即停止加热，稍微水平移动试管，使空气流通，就可以看到钠开始剧烈燃烧，发出明亮的黄色火焰并产生大量白烟，同时放出大量的热使试管变红热。
初中化学教学中的实验改进与创新案例分析
初中化学教学中的实验改进与创新案例分析一、引言化学是一门以实验为基础的学科，实验在初中化学教学中具有非常重要的作用。
通过实验，学生可以更好地理解和掌握化学知识，提高动手能力和创新意识。
然而，在传统的化学实验教学中，存在着一些问题，如实验器材不足、实验方法繁琐、实验效果不理想等。
为了解决这些问题，本文提出对初中化学教学中的实验进行改进和创新。
二、实验改进与创新案例1.实验改进案例一：二氧化碳性质实验传统的二氧化碳性质实验中，一般是将二氧化碳通入澄清石灰水中，观察石灰水的变化。
但是，这个实验存在一些问题，如石灰水容易变质、实验现象不明显等。
为了解决这些问题，可以对实验进行改进。
具体来说，可以将一根导管插入装有澄清石灰水的试管中，另一根导管插入装有紫色石蕊试液的试管中，然后将二氧化碳通入澄清石灰水中，观察石灰水的变化；同时，将二氧化碳通入装有紫色石蕊试液的试管中，观察试液颜色的变化。
通过对比实验现象，可以更好地理解二氧化碳的性质。
2.实验创新案例二：金属钠与水反应实验传统的金属钠与水反应实验中，一般是将金属钠直接放入水中，观察反应现象。
但是，这个实验存在一些问题，如实验过程中容易发生意外、实验现象不够明显等。
为了解决这些问题，可以对实验进行创新。
具体来说，可以将金属钠放入一个封口的塑料袋中，加入一些水，然后将塑料袋放入一个密闭的容器中（如塑料杯），观察反应现象。
这个实验不仅可以避免意外发生，还可以观察到钠在水中的形态变化和反应过程。
3.实验教学建议为了更好地进行初中化学实验教学，提出以下几点建议：首先，教师应加强对实验教学的重视程度，积极开展实验教学，让学生通过亲身实践来理解和掌握化学知识；其次，教师应不断改进和创新实验方法，提高实验效果和安全性；最后，教师应注重培养学生的动手能力和创新意识，鼓励学生自己设计实验方案并进行实践。
三、案例分析通过对上述两个案例的分析，可以发现这些改进和创新之处具有以下优点：首先，改进后的实验方法更加简便易行，减少了实验过程中的繁琐步骤；其次，创新后的实验现象更加明显，有利于学生更好地理解和掌握化学知识；最后，通过对比实验现象和改进创新过程，可以激发学生的学习兴趣和创新能力。
对人教版《化学1》（必修）中金属钠与水反应实验的改进
评价研究新课程NEW CURRICULUM当前，中学教师在授课过程中面临着诸多困惑。
比如，高考升学的压力、家长的期望值高、化学实验的危险性、高考命题中不考实操等。
这样，就使部分教师对理论教学的重视程度大于实验教学。
对于在课本中有一些演示实验设计的不合理或部分演示实验不能达到实验教学效果的，一些教师很棘手，不知所措，只能不做或者少做。
针对上述情况，笔者就高中课程标准实验教科书《化学1》（必修），人教版，第三章第一节金属的化学性质实验3-3中涉及金属钠与水的反应实验进行改进。
对于此实验，在实际教学中，发现将一个完整的化学实验不能完整地演示,学生不能全面地观察现象，分析实验，不利于对学生观察能力和分析能力的提高。
H2的生成检验，H2燃烧时间短，现象不明显，效果不佳等问题。
为使操作简单、方便，现象明显，并使收集到的气体可点燃，笔者将装置、操作做如下改进，获得了较为满意的效果。
一、设计思路将金属钠与水反应的实验现象、生成物的检验在一次实验中完成，可以控制反应的速率由快到慢。
同时，学生可以较全面、全方位地进行观察，有利于教师对实验现象的分析。
二、设计原理加入滴有酚酞试液的蒸馏水至圆底烧瓶的瓶颈口0.5厘米处和少量的煤油，在水面上加至距离圆底烧瓶瓶口大约0.5厘米处。
将空气排空。
少量煤油的作用是用来调控反应速率及煤油、金属钠、水三者的密度大小。
由于有气体产生，烧瓶中的液面下降，同时分液漏斗中的液面上升。
由于滴加酚酞试液，生成物中有碱性物质产生，水溶液变红。
此时，金属钠与煤油充分接触，并发生了反应，圆底烧瓶的液面上升，可以收集纯净的氢气。
反应结束后，气体储存于圆底烧瓶中，再点燃气体，可观察到气体开始燃烧，现象明显。
三、实验装置四、实验仪器和用品分液漏斗、圆底烧瓶（250ml）、酒精灯、铁夹台（带夹子）、带导气管的双孔塞、弹簧夹、蒸馏水、金属钠、煤油、酚酞试液。
五、主要实验过程及现象1.连接好如图所示的装置，并检验装置的气密性。
钠与水反应微型实验创新设计
课例研究师：这个问题提的很好，请大家对照我们的定义想一想这个问题，有没有哪位同学可以回答这个问题？生乙：我认为在x=1处，不具有单调性，因为由定义知函数的单调性是在某个区间D 上具有单调性。
师：回答正确。
这里我还要补充说明一点，虽然对于这个函数y=f （x）在区间（-5，-2），（1，3）上是减函数，但我们不能说函数在区间(-5,-2)(1,3) 上是减函数。
这次教学采用师生问答的形式，老师旨在引导，学生充分自主，以学生自主的学习为主，意在适应新课改理念下的课堂教学，以突出平等、合作与交流、相互理解、转变角色等新观念，使师生间的教与学相互促进。
具体的突出了研究函数时我们常用的数形结合的思想和研究函数性质的步骤，即第一步，观察图象，描述函数图象特征；第二步，结合图、表，用自然语言描述函数图象特征；第三步，用数学符号的语言定义函数的性质。
在增函数的研究过程中，让学生自己用自己的语言描述，再用数学语言定义，大胆的让学生去尝试，重在锻炼学生的将实际问题抽象成数学语言的概括能力、语言的严密性和准确性。
在研究减函数时完全将课堂交给了学生，让学生学会用类比的思想方法处理问题的技巧和能力，例题的目的在于使学生能够结合定义，根据图象能够用数学语言解决问题，进一步巩固知识和加强应用能力。
在学生参与的同时有效地完成了教学目标。
参考文献：1.汪江松主编，重难点手册高中数学1，华中师范大学出版社；2.人民教育出版社数学教材必修1；3.人民教育出版社数学教材必修1教师教学用书.一、设计思路钠与水的反应实验是中学化学重点实验项目之一，而现行人教版全日制普通高中教科书化学必修一关于钠与水反应的实验装置存在以下不足：一是敞口进行，存在安全隐患。
钠与水的反应没有专门的反应容器，而反应在敞口的烧杯或培养皿中进行，由于钠与水的反应比较剧烈，钠容易溅出反应容器，存在着一定的安全隐患。
二是气体不易收集。
在用排水法收集氢气时，需要将盛满水的试管倒置于烧杯内，但水容易溢出来，使操作不便。
钠与水反应实验的改进
钠与水反应实验的改进作者：叶凯航陈迪妹元立亭来源：《中学教学参考·理科版》2012年第01期一、问题的提出苏教版化学必修一第49页的“观察与思考”演示了钠与水的反应，虽然达到了一定的演示效果，但仍存在以下问题：该实验反应现象虽然明显，在证明产物时仅加了酚酞试液说明产物中有碱性物质生成，但对于氢气则没有进行验证。
为了使实验现象更加明显并能对产物进行一一证明，我们对该实验进行了改进。
二、实验用品药品：钠粒蒸馏水酚酞试液火柴若干仪器：烧杯小刀镊子去底的矿泉水瓶带玻璃管和细铁丝的橡皮塞小试管酒精灯三、实验装置四、实验操作及现象1.在烧杯中加入水，将去底的矿泉水瓶插入烧杯中。
2.用镊子取黄豆大小的钠粒，用滤纸吸去表面的煤油，用小刀切去表面灰色的物质，将钠附在铁丝上，按图1安装好实验装置。
实验开始时，钠粒会自动脱落，此时可将铁丝拉出。
3.可以看到钠粒浮在水面上，快速熔成银白色的小球，在水面上不停地游动，并发出咝咝的响声。
反应结束后，沿烧杯边沿往烧杯中加入少量的水，此时反应生成的氢气就会进入试管。
用拇指按住试管口取下试管，将试管口靠近点燃的酒精灯，（如图2）松开拇指，可听到尖锐的爆鸣声。
往烧杯中滴入几滴酚酞溶液，溶液变红色。
五、解释实验现象钠的密度比水小，所以钠浮在水面上。
钠的熔点比较低，且钠与水反应剧烈并放出大量热，所以钠快速熔成小球。
钠与水反应放出氢气，所以钠在水面上不停的游动，并发出咝咝的响声。
由于在反应过程中收集到的氢气不纯，所以在检验氢气时发出尖锐的爆鸣声。
反应生成了氢氧化钠，所以滴加酚酞试液溶液变红色。
六、改进后实验的优点1.在矿泉水瓶中能够收集到较多的氢气，便于检验。
2.可以很明显地看到钠与水反应的实验现象。
3.能对生成的产物氢氧化钠和氢气进行一一证明。
4.有更强的操作性和安全性。
(责任编辑廖银燕）。
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钠与水反应得实验改进与创新
一、反应原理：
2 Ｎa ＋ 2
H2O ＝＝ 2 NaOＨ + H2 ↑
二、实验装置如右图(高一化学教材
Ｐ171）:
三、实验步骤:
1、先切一小块钠(绿豆大)，用刺了
小孔得铝箔包好;
2、用镊子夹住,放在图中得试管口
下（试管已装满水)；
3、等试管集满气体时,用大拇指堵住试管口并从溶液中取出，向下移近酒精灯点燃；
４、最后向烧杯中滴加无色得酚酞试液。
四、实验现象：
1、反应过程中,有气泡逸出；
2、试管中得气体点燃时能听到尖锐得爆鸣声；
3、滴加酚酞溶液时,溶液呈红色。
五、结论
金属Ｎa与H2O反应，生成了H2与NaＯH。
六、分析
本实验得成功率还可以，优点就在于当检验生成得气体（H2）时，能听到尖锐得爆鸣声，学生容易观察（听)到，现象较明显;但在实验过程中还存在着一些弊端:
首先，该实验得最大缺点就在于它得操作，该实验得操作较复杂，学生很难独立完成；其次，由于钠与水反应生成得氢氧化钠就是强碱,有很强得腐蚀性,而在试管集满气体后,我们必须把手伸进ＮaOH溶液中，用拇指堵住试管口,把试管从溶液中移出，此时NaOH对我们得皮肤会产
生一定得腐蚀,虽然当时感觉不到，但终究还就是影响我们得身体健康。
再者，当在酒精灯上点燃H２时,产生尖锐得爆鸣声，相当一部分学生不敢操作，且如果环境较吵闹时，容易产生干扰。
所以,要很好地完成这一实验就是有一定得难度得，且具有一定得危险性与不可靠性,因此很有必要对其作出改进。
<实验改进一>实验装置如下图(课本Ｐ29）
具体操作步骤如下：
1、在一个空塑料瓶中装入约3/4体积得水，用手挤压瓶子,使水面上升至近瓶口,排走瓶中得大部分空气.
２、在胶塞上固定一根大头针，用针扎起一块黄豆粒大小得金属钠，迅速塞住挤瘪得瓶口，倒置（如上图)并不断摇动塑料瓶。
3、待反应完全后，反应产生得气体，使挤瘪得瓶子复原,取下塞子，迅速用拇指堵住瓶口,并将瓶口移近火焰,检验钠与水反应所生成得气体.
4、最后向瓶中得溶液滴加酚酞溶液。
在这个实验中作出得改进得地方有：①用废旧得塑料瓶充当反应得容器，②用带有大头针得胶塞来固定金属钠；同原来得实验装置及操作相比较要简单得多,而且还能轻易地收集到反应后生成得气体，现象明显,成功率高。
但就是,用废旧塑料瓶代替实验室得玻璃反应容器,同样存在一定得弊端，因为用废旧塑料瓶充当反应容器，只考虑到了收集气体得方便性，却忽略了实验操作过程，挤瘪一个塑料瓶对于
男生来说就是轻而易举得，但对于一些女生来说，要挤瘪一个塑料瓶就就比较困难了;其次,在反应得过程中还隐藏着另一个问题（这也就是由第一个弊端引起得），假设在挤瘪塑料瓶时挤压得程度不够，塑料瓶中还存在着大量得空气,由于该反应就是放热反应，生成得H2在瓶中就会与空气混合发生剧烈爆炸(另外:当挤压得程度不够,而取用金属钠得量又太多时,在反应过程中同样会产生爆炸;这两弊端在学生实验中已得到证实）；最后，当点燃塑料瓶内得气体时，必须把塑料瓶倾斜，这样有可能使瓶内得液体流出,而把酒精灯浇灭。
显然，本改进实验还存在相当多得不足之处,它仍有待改进.
既然就是用检验H2纯度得方法来验证生成得气体,那么如果能让H2在空气中安静地燃烧，则一切问题不就都解决了?
<实验改进二>实验装置如右图所示：
本实验得操作步骤,与上一实验基本一样，只就是要先往水里滴入无色酚酞,再与金属钠反应；在最后检验生成得气体时得操作如下：
１、待反应完后,用手挤压右边橡皮管(内有一颗小玻璃珠,结构与碱式滴定管得滴管口构造相同）.
２、在导管口把气体点燃。
通过现象可发现，U形管右边(用作反应得得一端)得液面会下降，而左端(不用作反应得一端)得液体将从漏斗口流进漏斗，这就是因为钠与水反应生成得气体难溶于水,则右边得气压增大,
液面也随之下降，而根据联通器原理知道:不用作反应得左边得液面将升高(装在U形管上得胶塞与漏斗就起了防止U形管内得液体溢出装置得作用),显而易见:这证明反应中有气体生成;而U 形管内得液体呈现红色，说明生成了NaOＨ(在反应前滴加了酚酞试液）.
该改进实验现象明显，操作也较简单,也避免了因Ｈ２不纯点燃而产生爆炸得现象，成功率相当高；但由于U形管就是一种比较易碎得玻璃仪器，所以本实验仍存在着它得不足之处,怎么办？
<实验改进三＞实验装置如下图所示：
用玻璃管与导管代替U形管，本实验得操作步骤及反应现象与上一实验基本相同，不过该实验更有趣，因为用玻璃管与细长导管代替Ｕ形管，管中得液体在反应过程中能从右边细长得导管与漏斗连接处喷出来，这样就可以形成一个美丽得喷泉（红色)，增加实验得趣味性.
用玻璃管代替Ｕ形管就解决了Ｕ形管易碎得缺点，而且增加了实验得趣味性，同时上一实验所具备得优点,在这一实验中都能得到体现，所以用它作为演示实验或学生实验就是比较合适得。
纵观以上四个实验可知：前两个实验都有一个共同点—-在检验生成得气体时都就是从听觉上感觉得,容易受外界噪声得影响，且操作难于控制;而后两个实验操作较简单,现象明显,在检验生成得气体时,都就是从视觉上观察到得,大大减少了外界对实验现象得影响,实验成功率相当高，且第四个实验得趣味性更强;因此，用第四个实验作为金属Nａ与H２Ｏ反应得实验装置就是值得提倡得，当然如果条件不充分时,我们采取第三个实验也就是未尝不可得。