钠和硫反应实验的微量化设计_钠与硫反应

　　摘要：研究发现国内各版本教科书都因实验操作的危险性，对钠和硫反应实验的设计及操作未有涉及。文章从实验的安全性考虑，提出了微量化、绿色化设让并巧妙地验证了反应产物，给出了一体化的实验设计。
　　关键词：全封闭式制取装置；微量化；绿色化学；资源再利用
　　文章编号：1005－6629(2012)8－0047－02　中图分类号：G633.8　文献标识码：B
　　钠和硫的反应是高中化学中的重要反应，是讨论钠和硫性质的重要特征反应。但由于该实验操作的危险性和特殊性，现行高中教材中(新人教版、新苏教版、新上科版)都没有介绍该实验操作。旧人教版也只是强调了“钠与硫化合时甚至发生爆炸，生成硫化钠”这一信息。笔者在互联网上也看到了关于该实验的一些设计,如将钠和硫放入坩埚中加热、将钠和硫各取少许放人研钵中一起研磨、将钠与硫蒸气反应等操作。由于钠和硫发生反应时很剧烈、火花四射，以上操作都很容易伤人而且污染环境。同时，以上操作都是在实验结束后验证反应产物。
　　1　原理与分析
　　钠的化学性质很活泼，能跟很多非金属直接化合。钠和硫在微热、点燃和研磨条件下很容易发生反应，反应时很剧烈，甚至发生爆炸，生成硫化钠。为此，可采用钠与水的反应引发该反应Ⅲ，因为钠与水反应会放出大量的热，可使钠融化为闪亮的小球。若滴入少量的水，放出的热量可使未反应水挥发掉，同时又能为钠与硫的反应提供条件，2Na+S＝Na2S。由于该反应很剧烈易爆炸，容易伤人和污染环境，可考虑反应在密闭系统内进行微量反应。该反应后的产物可用醋酸铅溶液来检验，因为硫离子与铅离子可生成难溶性的硫化铅黑色沉淀。
　　2　仪器与改造
　　2.1　实验用品
　　1.25L透明可乐瓶2个，铁架台(带铁夹、铁圈)，长胶头滴管，3号单孔橡胶塞一个，6 cm短颈漏斗一个，石棉绒一小块，细小试管一个，厚壁透明气球一个。金属钠，硫粉，蒸馏水，醋酸铅溶液，碳酸钠溶液等。
　　2.2　实验步骤
　　2.2.1　可乐瓶的加工
　　取2个1.25 L透明可乐瓶，将其中一个的离底部三分之_处剪掉，变成一个无底的可乐瓶(如图1)。将另一可乐瓶的底部用剪刀打上几个孔洞，其中中间一个孔洞比小试管的直径略小(如图2)。
　　2.2.2　钠与硫的混合
　　切取一小块绿豆粒大小的金属钠，去掉氧化膜，用滤纸吸净其表面的煤油，再用小刀切成更小的碎片，然后在钠的表面覆盖少量(约半药匙)硫黄粉(防止钠被氧化)，备用。
　　2.2.3　实验仪器的组装
　　取底部打有孔洞的可乐瓶倒置于铁架台铁圈上，然后将盛有10 mL醋酸铅溶液的小试管固定于中间的孔洞上，再将铺有石棉绒的普通漏斗伸入小试管中固定，并迅速将钠与硫粉的混合物平铺在石棉绒上。取另一无底的可乐瓶迅速套装在固定有漏斗和试管的可乐瓶底部上(可乐瓶底部稍细套装并不困难)，再将带有胶头滴管(内有少量水不要使其滴出)的橡胶塞塞紧于无底可乐瓶的上口部。最后将盛有10 mL碳酸钠溶液的厚壁透明气球套紧于底部可乐瓶的口部(如图3)。
　　3　操作与现象
　　轻轻挤压顶部胶头滴管的胶头，缓慢滴入一滴蒸馏水。可看到钠与硫剧烈反应，火花四射，并带有爆炸性的火光和声音。反应停止后，继续向普通漏斗中滴加蒸馏水，可看到小试管中有黑色沉淀产生。
　　4　理念与改进
　　(1)该设计采用微量化设计，节约了试剂且现象明显。
　　(2)该反应在密闭系统中进行，避免了剧烈反应对人体的伤害。同时，产生的少量二氧化硫气体被碳酸钠溶液吸收减少了污染性气体的排放，体现环保意识，绿色化学精神。
　　(3)该装置运用了废弃的可乐瓶，体现资源再利用，培养了师生变废为宝充分利用现有资源的学习生活意识。
　　(4)盛有碳酸钠溶液的厚壁气球在该实验中既充当了容器盛放试剂，又起到了爆炸时气体膨胀时缓冲压强的作用，真是一举两得。
　　(5)该装置一次性验证了反应产物，操作简单，效果明显。
　　参考文献：
　　[1]乔红元.钠与硫反应实验研究[J]化学教学.2005，(4)：6－7
　　[2]王旭升.钠与硫反应实验装置的设计[J]中国教育技术装备，2011.(1)：200