《乙醇和金属钠的绿色化实验设计》
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摘 要：为完善教材中钠与乙醇的实验方法,将教材中重复率低,原料浪费较大的实验改为封闭化、一体化、集约化的实验装置,实现了乙醇与金属钠反应现象的观察及产物验证的一体化探索,不但降低了实验成本,而且实现了学生分组实验的可重复性,提高了原料的利用率.实验现象明显,操作简单、安全性强,能取得良好的实验效果.为化学课堂教学和实验创新提供了有益的参考和启发.
关键词：乙醇与钠;利用率;一体化;实验设计
钠与乙醇的实验是人教版《必修 2》中重要实验之一[1].本实验作为教学的重要辅助手段,意在强化学生的直观感受,加深对乙醇结构的了解.
1 问题的提出
教材实验：“在盛有少量无水乙醇的试管中,加入一小块新切的、用滤纸擦干表面煤油的金属钠,在试管口迅速塞上配有医用注射针头的单孔塞,用小试管倒扣在针头上,收集并验纯气体,然后点燃”.在化学必修二实验教学中,本实验是通过观察实验现象达到对实验反应的认识[2].但實验装置（图1）存在一定的不足：
（1）反应装置可重复性低,实验结束后,乙醇浪费严重,过量的钠存在一定的安全隐患,不符合实验安全和绿色化学的要求[3];
（2）按教材实验操作,若要检验气体产物,点燃前必须对气体验纯,这不但提高了实验操作的复杂度,也势必增加原料的使用量;不但降低了原料的利用率,也增大了实验成本.
（3）而当金属钠的用量较小时,生成的氢气速率较慢,点燃时火苗较小,现象不明显.
2 实验的探究
2.1 探究思路
基于绿色化学的探究立足于教材经典实验,按照教材实验分析要求,从提高原料及原子的利用率的角度出发,寻找中学阶段常见的实验材料,尝试进行一体化探究,生活中连通器为实验改进提供了最初的灵感.
2.2 探究实验
2.21 实验设计
结合教材乙醇与金属钠的反应实验,设计成如图2的改进实验装置.
2.22 实验改进
（1）改进实验设计,选用中学常见仪器,通过长颈漏斗调整产生的压强差,保障燃烧时氢气的供给量;
（2）用U型管代替试管,形成联通的一体化装置,为实验的可重复性提供了条件;
（3）拔掉橡胶塞即可点燃,无须对氢气验纯,简化了操作,同时提升了实验的安全性.
2.23 实验过程
（1）连接好装置（图2）,将已吸干煤油的绿豆般大小的金属钠插在针孔上,塞上单孔塞.
（2）观察到金属钠迅速下沉落在铜丝表面,由于氢气的不断产生,几秒后开始上浮,右侧长颈漏斗内的液面不断上升,左侧U型管内收集有少量的氢气.
（3）拔掉橡胶塞的同时,立刻点火,观察到有稳定的火焰,持续3～4秒.
（1）反应结束后,盖上橡胶塞,即可进行下一组重复试验.
3 实验的优点
（1）通过对装置的的改进,形成了一体化联通装置,使实验操作更简便、更安全.
（2）整个实验过程可以使学生直观感受气体的生成,学生点燃时不再畏惧,同时增加了实验的趣味性.
（3）通过实验的设计,实现了乙醇的再利用,减少了反应物金属钠的用量,提高了原料的利用率,实现了反应装置的可重复性.
（4）实验装置简单,不仅适合于课堂演示,而且适合学生分组实验.
参考文献
[1] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学 2（必修）第三版[M].北京：人民教育出版社,2010：74,57.
[2] 王磊、陈光巨、王明召.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）.3版.济南：山东科学技术出版社,2007：13—15
[3] 王后雄.中学化学实验教学研究[M].北京：北京大学出版社,2013：53.
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实验设计和金属钠引用文献:
[1] 实验设计和金属钠毕业论文怎么写 关于实验设计和金属钠在职开题报告范文2万字
[2] 实验设计专业论文题目 实验设计毕业论文题目怎样定
[3] 实验设计专著参考文献 哪里有实验设计参考文献
