摘要：现行化学教材中介绍的钠与氯气反应实验，易污染环境和影响师生健康。经实验探究，创新设计了氯气的制备及钠在氯气中燃烧实验的一体化环保型装置。该装置能避免因实验造成教室空气的污染，提高了教学效果，且能培养学生的环境意识和创新能力。
关键词：金属钠；氯气；污染；环保型装置
文章编号：1005–6629（2014）6–0047–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
在现行高中化学教材[1]中，钠与氯气反应实验是一个重要的演示实验。笔者在教学实践中发现，教材中的实验方法（如图1所示），尽管装置简单、操作方便、现象明显，但也存在着明显的不足，具体表现在以下两点：一是需要一个复杂的氯气制备系统[2]（如图2所示），在氯气的制备过程中，氯气容易外逸，造成环境污染；二是金属钠在氯气中燃烧过程中集气瓶内的氯气容易外逸，污染教学环境，影响师生健康，致使大多数教师对此实验只能敬而远之。为此，我们对该实验进行了认真地研究和设计，完全克服了课本实验的缺点，收到了较好的教学效果，现介绍如下。
1 实验用品
罐头瓶（如奥灵奇什锦水果罐头瓶，浙江奥灵奇食品有限公司出品，内径：7.5 cm、瓶高：22 cm）1个、蒸馏瓶（500 mL）1个、直角玻璃管2根、单球干燥管1支、具支试管（2×15 cm）1支、2号橡胶塞1个、2号单孔橡胶塞1个、4号单孔橡胶塞1个、15号三孔橡胶塞1个、一次性注射器（20 mL）2支、木块1块、乳胶管（5 cm）1段、酒精灯1盏、火柴1盒、小刀、大头针、镊子、圆形钢锉、玻璃片等
高锰酸钾晶体、浓盐酸（37%）、金属钠、10%氢氧化钠溶液、脱脂棉、蒸馏水、粉红色纸、黄色细沙
3 仪器加工
3.1 加工蒸馏瓶
取一个500 mL的蒸馏瓶，在距支管端5 cm处弯一个110°左右的弯（如图4所示）。
3.2 加工大胶塞
取一个15号橡胶塞，在其中央位置用打孔器打一个直径1 cm左右的透孔后，将孔用圆形钢锉挫成一个直径比具支试管外径略小的透孔；接着，在孔的两侧用打孔器分别打一个小透孔（如图5所示）。
4 操作方法及其现象
4.1 组装仪器
按照图3实验装置图，将仪器组装好。
4.2 添加药品
（1）取下蒸馏瓶瓶口上的橡胶塞，在蒸馏烧瓶底部均匀地铺上一层黄色细沙，在细沙的上方放上1块绿豆粒大小的金属钠，然后将橡胶塞复位、塞紧。
（2）取下具支试管上方的橡胶塞，在具支试管的底部放入2 g左右的高锰酸钾晶体，然后将胶塞复位、塞紧在具支试管的管口处。
（3）将单球干燥管取下，装满用氢氧化钠溶液润湿的脱脂棉后，将干燥管复位、塞紧在橡胶塞上。
（4）取下罐头瓶口上的大胶塞，在罐头瓶内注入10%的氢氧化钠溶液，加入量为容积的2/3；在胶塞的小头端插入一个挂有润湿粉红色纸条的大头针。然后，将胶塞复位、塞紧在罐头瓶瓶口处。
（5）分别取下具支试管胶塞上的注射器（不带针头）和蒸馏瓶胶塞上的注射器（不带针头），分别吸入20 mL浓盐酸和20 mL 10%氢氧化钠溶液。然后再分别复位，塞紧在针头上。
5 气体制备及实验现象
（1）用手下推具支试管胶塞上注射器的注射栓，使浓盐酸慢慢注入到具支试管中，可观察到反应立即进行[2KMnO4+16HCl（浓）=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+ 8H2O]，产生黄绿色氯气，接着氯气慢慢通过导管进入到蒸馏瓶的底部，由于氯气的密度大于空气，空气通过蒸馏瓶的支管被排到罐头瓶内，然后通过干燥管逸出体系外。当蒸馏瓶内的氯气满瓶时，停止加入浓盐酸。此时多余的氯气进入到罐头瓶内，润湿的粉红色纸条褪色变白，然后这些多余的氯气被罐头瓶内的氢氧化钠溶液和脱脂棉上氢氧化钠溶液吸收完全（Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O）。
（2）点燃酒精灯，用酒精灯加热蒸馏烧瓶内的金属钠块，可观察到钠块受热后，首先熔化，然后在氯气中剧烈燃烧起来（此时撤离酒精灯），发出黄色火焰，生成白色的烟（2Na+Cl2=2NaCl），并附着在蒸馏瓶的内壁和黄色细沙的表面上。
6 废气处理
待蒸馏瓶冷却后，用手下推蒸馏瓶胶塞上的注射器的注射栓，使20 mL 10%氢氧化钠溶液全部注入到蒸馏瓶的瓶体内，使容器内剩余的废气全部被吸收掉（Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O）。
7 实验优点
（1）构思巧妙，设计合理。取材容易，易于组装，操作方便，现象明显，无空气污染，有利于培养学生的环保意识和创新能力。
（2）润湿的粉红色纸条褪色，既可以证明氯气已经收集满瓶，又可说明氯气具有漂白性，起到一举两得的作用。
（3）此装置制成以后，可以多次反复使用。
（4）该实验装置除了做钠在氯气中燃烧实验外，还可以做铜、铁在氯气中燃烧，镁在氧气或二氧化碳中燃烧以及铁在氧气中燃烧等实验。
参考文献：
[1][2]全日制普通高级中学教科书·（必修）化学（第一册）[M].北京：人民教育出版社，2003：111，67.
