钠和水的反应实验准备.ppt

钠与水的反应实验准备2009-4 王平,【实验目的】,1.使学生认识钠的活泼性；2.培养学生的观察力。,【实验原理】,钠的性质很活泼，它能够和水发生剧烈反应。化学方程式为：,2Na+2H2O=2NaOH+H2,钠与水的反应,【实验步骤】,1.向一个盛有水的烧杯里，滴入几滴酚酞 试液。然后把一小块钠投入烧杯中。观 观察实验现象。,2.用铝箔包好一小块钠，并在铝箔上刺些 小孔，用镊子夹住，放在试管口下面，用排水法收集气体(如图1所示)。小心 取出试管，移近火焰，检验试管里收集 到的气体。,图1 钠与水起反应,【实验现象及解释】,1.当将钠块投入到水中后，可观察到如 下现象：,钠块浮在水面。这是由于钠的密度 比水小的缘故。,(2)钠立即跟水发生反应，并有气体产 生。这是由于钠的化学性质很活泼，与水能发生反应生成氢气。,(3)金属钠熔化成小圆球。这是由于钠的熔 点比较低，钠与水反应放出的热可使钠 熔化。,(4)小圆球在水面上向各个方向迅速游动。这是由于产生的气体推动钠块移动。,(5)有嘶嘶的响声，最后小圆球消失。响 声是由两方面原因造成：一是产生气体 的气泡破裂声；二是放热使钠块附近的 水接近沸点而产生的水蒸气的气泡破裂 声。,(6)反应后的水溶液使酚酞指示剂变红。这是由于反应生成碱的缘故。,2.当将试管口移近火焰时，会听到气体 的爆鸣声氢气与氧气混合气发生 爆炸，说明收集到的气体为氢气。,【注意事项及成败关键】,1.钠块表面的煤油应擦净。,2.实验中钠块不宜过大，否则易引起爆炸。,【实验改进】,改进,如图2所示在一个盛近满水的集气瓶里滴入几滴酚酞试液，然后把一小块钠擦去煤油后放入集气瓶中，立即塞上带导管的胶塞，并迅速将集气瓶倒转，用排水法收集气体。,这样改进使学生既看到了钠与水反应的现象，又可直接收集到氢气。节省了教学时间。,注意：钠块不宜过大，否则会产生危险。,图2,改进,将一粗玻璃管插入盛水的烧杯或水槽中，然后向玻璃管中的水里滴入几滴酚酞，再将已擦去煤油的一小块钠投入玻璃管中，迅速塞上胶塞(如图3所示)，可观察到钠与水反应的现象，待反应完全后，取下胶塞的同时，立即用火柴点燃玻璃管中的气体，可听到爆鸣声。,图3,改进,取一个集气瓶，加入2/3容积的水，再滴入几滴酚酞，然后将已擦去煤油的一小块钠投入集气瓶中，迅速盖上一个罩有小试管的漏斗(如右图所示)，用向下排空气法收集反应生成的气体。完毕后，取下小试管，将其移近火焰检验试管中的气体。,图4,改进,取一大U形管，左端塞上带有短颈球形漏斗(或三角漏斗)的胶塞，然后从球形漏斗向U形管中加水近满。向U形管右端的水中滴加几滴酚酞，再将已擦去煤油的一小块钠投入其中，迅速塞上带有止水夹、尖嘴玻璃管的胶塞，反应装置如5图所示。此时可观察到钠与水反应的一些现象。待反应完毕后，用一小试管罩在尖嘴玻璃管上，打开止水夹收集生成的气体，再用点燃方法检验试管中的气体。,图5,改进,向一广口瓶中加入约4/5容积的水，并滴加几滴酚酞。然后将已擦去煤油的一小块钠投入其中，并迅速塞上带有球形长颈漏斗和尖嘴玻璃管(尖嘴玻璃管上配有止水夹)的胶塞(如图6所示)，此时可观察到钠与水反应的一些现象。待反应完毕后，将1支小试管罩在尖嘴玻璃管上，打开止水夹，收集反应生成的气体，然后用点燃的方法检验生成的气体。,图6,改进,按图7所示组装仪器。实验时打开胶塞，向玻璃管中加入约4/5容积的水，然后再滴加几滴酚酞。将已擦去煤油的一小块钠投入其中，迅速塞紧胶塞。可观察到钠与水反应的现象，并看到玻璃管中的水被生成的气体挤出玻璃管外。待钠反应完全后，打开胶塞迅速把点燃的火柴移近管口，可听到气体的爆鸣声。,图7,改进,取1支大试管，向其中加入约5/6容积的水，然后滴加几滴酚酞，再将已擦去煤油的一小块钠投入水中，立即将带有导管的胶塞塞紧(如图8所示)可观察到钠与水反应的现象，将生成的气体通入肥皂液中，然后用火柴点燃肥皂泡，可听到气泡爆裂的响声，说明生成的气体为氢气。,图 8,钠与水反应说课稿,钠与水反应说课稿,今天，说课的内容是高一新课改人教版必修（一）第三章第一节金属化学性质的部分内容：钠与水反应 下面从五个方面谈一谈关于钠与水反应的整节课的一些想法：,一、教材分析,钠与水反应不仅是本章的一个重点，也是整个高中化学的重点之一，是历年高考的热点。这个实验是中学阶段较有趣的实验之一。通过此实验可较好的激发学生的学习兴趣，注重实验的研究。学好这一点可以为解决现实生活某些实际问题创造条件。,本课时的教学目标:知识与技能：1、掌握钠与水反应的实验操作2、理解钠与水反应有关实验现象的原因3、培养学生利用实验分析，解决问题的能力4、培养学生创新思维的能力过程与方法：通过钠与水反应演示实验，使学生初步学会根据参加反应的“元素种类”和“原子结构”推导可能生成的反应产物，能“举一反三”。,情感态度与价值观：发展学习化学的兴趣，感受化学世界的奇妙，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出 合理的判断之所以这样确定教学目标，一方面是根据教材和教学大纲的要求，另一方面是想在学法上给学生以指导，使学生的能力得到提高本课时的教学重点和难点：钠与水反应实验现象的解释,二、教法方面,本课时依教材特点，采用实验演示及问题讨论式教学。具体解决重、难点的方法如下：1、由于上节课已学习了钠的有关性质，知道钠是一种活泼的金属。根据学生的实际情况及培养目标。我将这部分知识的学习采用探究式教学，由生动形象的故事引出新的内容，新的实验，再通过讨论由表及里地揭示反应的实质，推导出反应的产物，使学生进一步巩固氧化还原反应的含义。,2、课堂上要有计划地留出充分时间给学生进行实验探究：在此过程中注意培养学生运用实验来分析问题和解决问题的能力。让学生亲身体验到钠与水的反应，从而进一步巩固知识提高能力。既强化了重点又突破了难点，实现教学目标。,三、学法方面,（1）在本节教学中我着重突出了教法对学法的引导。在教学双边活动过程中，引导学生用实验为指路灯来探寻新知识，层层深入掌握新知识。目的在于使学生明确实验在化学学习中的重要性，使他们注重自己对实验的观察，分析，设计及动手操作能力的培养。,（2）通过授课过程中一系列发散性的设问，使学生明确理论对实践的指导作用。在学习过程中体会到学好理论重在要去分析问题，解决问题，才能将知识真正灵活地融入脑海之中。,四、教学程序,1、谈谈实验的导入：通过讲故事来吸引学生的注意。故事是这样的：一位巫婆说她会捉鬼。她往装有半碗水的碗里滴了几滴她所谓的仙水，再把她所谓的吸血丹放到碗里。只见那吸血丹立刻在水面上乱窜，那巫婆美飞色舞地说：看！我那吸血丹在动，说明这周围有鬼，它正在吸鬼魂；听！那“嘶嘶”的声响，正是鬼临死前的呻吟；再看！水变红了，那是鬼被我的吸血丹吸收后，化作了血水相信鬼神的人听了后肯定会信以为真，但稍有知识的人都知道世上并没有鬼，但巫婆那所谓的吸血丹和仙水究竟是什么呢？这样学生的注意力就会聚中这一节课上，想知道个为什么。,2、钠与水反应的实验演示 做此实验应让学生带着问题去观察。提示学生要注意钠与溶液的变化、有没有气体产生、反应是否放出热量、是否有声响。为了使实验更为直观，我将水槽放在幻灯机上，直接投影到屏幕上，这样整个实验都看的一清二楚。观察内容:(1)钠的位置(2)钠的形状变化(3)钠块的运动情况(4)有没有声音 此实验较难观察就是声音及热量的判断，针对此情况应叫前几排的同学要特别注意这两方面。,实验完毕后应组织学生讨论：为什么会发生此现象？并能否根据反应物质的元素组成和观察到的现象，推理反应的可能的产物，写出化学方程式。（可结合氧化还原反应的电子得失，推出该气体是氢气，可做氢气验证的实验）。从元素守恒角度考虑,共有Na,H和O三种元素,钠发生变化,假设转变成我们初中已经学过的 NaOH,那么反应生成的气体可能是O2或者H2.运用我们前段时间掌握的氧化还原反应的知识,分析我们的推测是否正确,2Na+2H2O NaOH+,O2H2,化合价升高,失去电子,被氧化,化合价升高,失去电子,被氧化,不符合氧化还原规律,不合理,合理,化合价降低,得到电子,被还原,在此实验过程中学生可能会提出：钠的密度不是比水小吗？为什么在放下的前一段时间是稍下沉的，只有等到钠变成了银白色的小球后才浮在水面上呢？首先对这细心观察的学生应加以表扬。之所以会这样是钠的表面含有一层钠的氧化物如氧化钠，而氧化钠的密度比水大，所以放下的前一段时间是稍下沉的，只有等到钠变成了银白色的小球后才浮在水面上。思考题:过量的钠与少量盐酸反应，可生成哪些产物？为什么？提示：钠与氯化氢反应生成氯化钠和氢气，过量的钠又与水反应生成氢氧化钠与氢气，所以产物有氢氧化钠、氢气与氯化钠三种,3、实验探究钠与硫酸铜溶液反应中能否置换出铜？很多学生会回答可以，因为现有的知识告诉他们：在金属活动顺序中前面的金属可以置换出后面的金属。那么事实是不是如此呢？可以通过实验给学生以验证。结果是并无红色的铜析出，反而有蓝色沉淀生成。为什么呢？然后叫学生进行讨论：能否根据反应物质的元素组成和观察到的现象，推理反应的可能的产物，写出化学方程式。说明为什么有这些产物？提示：钠首先与水反应，生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠，没有铜的析出。说明钠与硫酸铜在水中不发生置换反应。反应的化学方程式：CuSO4+2H2O+Na=Cu(OH)2+Na2SO4+H2,（4）情感教育：告知学生要有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断；而不能像故事中的巫婆一样去骗钱害人。,五、扳书设计,钠与水反应一、钠与水反应的现象（解释）：现象原因浮在水面密度比水小熔成小球反应放热，钠的熔点低“嘶嘶”作响反应迅速，且有气体生成各方游动气体推力各方向大小不同所致溶液变红生成NaOH 反应的化学方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2二、钠与硫酸铜溶液反应 CuSO4+2H2O+Na=Cu(OH)2+Na2SO4+H2 三、作业：P44第1、2题,钠与水反应实验现象探究,2008-10,最近，我们做了钠与水反应的实验。在实验过程中，金属钠与水反应剧烈，反应释放出氢气并同时生成氢氧化钠。反应产生的热，使金属钠熔化，还使它在水面上着火燃烧。但在归纳过程中，我们产生了很多疑问。例如：钠粒在反应中为何呈球状呢?为什么钠球会在水面上游动?在考察燃烧现象时还发生了争论：反应时发生的燃烧，是钠在着火燃烧，还是氢气在燃烧?抑或是两者同时在燃烧?是钠先燃烧，还是氢先燃烧，抑或有其他什么可能性?为什么在燃烧的同时常有叭叭作响的断续爆炸声?钠与水反应的过程中总有些烟雾状的白色物。有人问这白色物究竟是烟，还是雾，或是既有烟，又有雾等等。,1钠粒在反应中为何呈球状呢?,钠的密度比水小，且熔点也仅为97.81。钠在与水的反应中表现出极高的化学活性，与水反应时放出的热足以使它熔化。由于熔化的金属钠具有很大的表面张力，这就是钠球形成的原因。,2为什么钠球会在水面上游动?,我们查阅资料，当中有两种意见，第一种意见认为，钠与水接触产生的氢气泡外逸时驱动着钠球游动。第二种认为，是因为Na与水反应生成的NaOH溶液有较大的表面张力，驱使钠球朝表面张力较小的水(或更稀的NaOH溶液)方向移动所致。我们比较赞成第一种解释观点，不太赞成第二种见解，原因有两点：第一，浓度大的NaOH溶液的表面张力是要比水(或更稀的NaOH溶液)的表面张力要大，但不是很大。当我们投入一粒绿豆大小的金属钠于盛水的烧杯中，那种因为浓度差引起的表面张力差驱使钠球运动的解释，未免太牵强了。第二，表面张力的大小，不仅与溶液的浓度有关，也跟温度有关。,水的表面张力与温度的数据,可见，温度对于液体(这里是水)表面张力的影响是不可低估的，更何况反应是在足以使金属钠熔化的温度下进行的，水表面张力当然是明显减小。由于第一、第二两种表面张力恰好相反，设想当两种力达到平衡时就没有太大的“余力”来驱使球在液面游动了。,3燃烧现象与爆炸过程分析,漂浮在水面上的钠，在与水反应产生氢气的同时，尽管没有燃烧，那裸露在空气中的那部分钠，无疑会有较多的Na2O和少量Na2O2生成，并立即跟水反应生成NaOH。最初2Na+2H2O=2NaOH+H2+Q1 Na溶化后 4Na+O2=2Na2O+Q2(燃烧前)2Na2O+O2=2Na2O2(少量)+Q3 Na2O+H2O=2NaOH+Q4 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2+Q5 以上均系放热反应。但是由于H2的自燃点高达585，所以首先着火的不是H2，而是Na。,2Na+O2燃烧Na2O2 在继Na着火之后，立刻就是H2被钠焰点着，呈现Na、H2同时在空气中燃烧的情况。2H2+O2(空）燃烧2H2O 与此同时，Na燃烧生成较多的Na2O2与水反应生成O2：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 当反应生成的O2与H2在它的爆炸极限以内就形成爆炸性混合气体，在钠球附近产生断续的叭叭爆炸声。可见，钠与水反应的燃烧现象，不仅有钠在燃烧，也有氢气在燃烧，而且是钠球先着火再引燃氢气；钠与水反应的断续爆炸现象，则主要是Na2O2与水反应生成的氧气与钠跟水反应产生的氢气混合后被点火引起的。,我们注意到，这种燃烧和爆炸，总是受钠球上方空气中O2的量所制约的。当钠球上方的空气被氢气赶走到极稀少时，这种燃烧将难于进行，爆炸更是无从发生。由于许多实验者总是习惯在烧杯内做钠与水反应的实验，因此，水面上方的空气被反应生成的氢气(或水蒸气)赶走的量总是很有限的，所以钠与水反应的燃烧和爆炸现象是必然的。如果创造一个无氧环境，让钠在惰性气体或其他还原性气体中只与水反应，这种燃烧与爆炸就无从发生了。下面两个钠与水反应的实验，就是为达到这一目的而设计的。,实验一：取一只集气瓶，用排水法收集约三分之二体积的N2，余下的水留作跟钠反应。在这种惰性环境中，钠只跟水反应。投入水中的金属钠那怕大如蚕豆，也只见钠跟水激烈反应被熔化成钠球，在水面游动，从未发现有燃烧和爆炸的现象发生。实验二：如下图所示，在盛满水的U形管的左边管口投入一颗黄豆大小的金属钠，并迅速用橡皮塞紧塞管口。这时也只见钠与水剧烈反应被熔化成钠球，产生的氢气把管内的水排入烧杯内。实验非常安全，也从未发现有燃烧和爆炸的现象发生。实验也表明了，仅仅靠Na跟水反应产生的热就足以使金属钠熔化。,4是白烟，还是白雾,钠与水反应时水面上方弥漫的“白色物”，是烟，还是雾，抑或是既有烟又有雾的白色烟雾?究其化学成分，是Na、Na2O2，NaOH，或者是其他物质。这些都是我们最有争议的问题。为了证实这白色物的大体成分，我们做了以下几个简单实验。实验一：在盛有水的烧杯上方罩上一个较大的漏斗，漏斗内壁上贴几张湿润的红色石蕊试纸或酚酞试纸。当把金属钠投入烧杯中，钠与水反应生成的白色雾样一般不致使这些指示剂显色。偶见指示剂(试纸)上有少数显色斑点，这显然是钠与水激烈反应燃烧和爆炸时飞溅在试纸上的碱液引起的。特别是反应停止后，这些尚未消失的浓浓白色物，无论对何种酸碱指示剂均不起作用。,实验二：我们让钠在集气瓶中跟水反应，生成的白色物浓浓聚集，用贴有润湿红色石蕊试纸的盖玻片盖住集气瓶口，或用载有酚酞试纸的玻璃棒在白色物样中检测，均未发现指示剂显色。实验三：我们选铁丝、玻璃棒、瓷片、木炭中的任何一种，在酒精灯焰上先烧成红热状态，再迅速跟冷水接触，立即产生相似的白色物样。所以，我们断定这些白色物主要不是烟，而是由水蒸气凝聚而成的白雾。,