钠燃烧实验黑色产物分析及器具选择

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1、钠燃烧实验黑色产物分析及器具选择黄子超安徽濉溪二中淮北市235100摘要石棉网上直接进行金属钠的燃烧实验往往得到产物淡黄色过氧化钠较少，并且有大量黑色物质出现。利用资料查找和对比实验探究得到黑色产物主要为碳单质和铁的化合物。为获得明显的实验现象，比较使用燃烧匙、石棉网、烧杯、坩埚、蒸发皿等不同实验器具做此实验的优缺点并提出坩埚、石棉网并用有利观察淡黄色产物和黄色火焰实验现象的结论。根据结论向现行教材提出建议。关键词钠燃烧黑色产物分析器具选择一、选题背景：金属钠在空气中燃烧实验对于加深学生金属性质的认识，增强学生观察和分析问题的能力具有较高的实用意

2、义。实验的趣味性也提升了学生了解更多化学知识的迫切感。在不同版本、不同教材中此实验采用的实验器具不同，实验中往往不能观察到正确的实验现象（金属钠在石棉网上燃烧后得到的产物有黑色物质，并且在石棉网上很少看见淡黄色的Na2O2生成。图1）。针对此问题，笔者对黑色产物和实验器具的选择作了如下分析。二、选题思考:放在石棉网上的金属钠在空气中燃烧主要产物是过氧化钠，由于空气成分的复杂性，可能还有一些其他产物。实验中过多出现的是黑色产物，笔者主要从此黑色产物进行探究。产生黑色产物的原因猜想有：（1）钠附着煤油，煤油的不完全燃烧及产物二氧化碳和金属钠反应均可以

3、生成碳。（2）空气中的二氧化碳和金属钠反应生成碳。（3）金属钠存在杂质铁元素，燃烧时生成铁的氧化物。（4）石棉网的材料可能对实验起干扰作用。。三、选题准备：笔者查找了以下资料和文献：（1）煤油因品种不同含有烷烃28-48%的，芳烃20-50%，不饱和烃1-6%，环烃17-44%。碳原子数为10-16。此外，还有少量的杂质，如硫化物（硫醇）、胶质等。各种煤油在常温下为液体，无色或淡黄色，略具臭味。不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂。易挥发。易燃。与空气混合形成爆炸性的混合气。爆炸极限为2-3%。不同用途的煤油，其化学成分不同。同一种煤油因制取方法和产

4、地不同，其理化性质也有差异。一般沸点为110-350℃。（2）二氧化碳在正常大气中含量为0.03％。（3）电解氯化钠制金属钠通常在电解槽(图2)里进行。电解时氯化钠需要熔融，因氯化钠的熔点为801℃，在技术上有困难。所以用熔融温度约为580℃的40%(质量分数)氯化钠和60%氯化钙的低共熔物(即两种或两种以上物质形成的熔点最低的混合物)，这样可降低电解时所需的温度，从而也降低了钠的蒸气压。电解时，氯气在阳极放出，当电流通过熔盐时，金属钠和金属钙同时被还原出来，浮在阴极上方的熔盐上面，从管道溢出。把熔融的金属混合物冷却到105℃～110℃，金属钙成

5、晶体析出，经过滤就可以把金属钠跟金属钙分离。[1]图2 制钠电解槽的示意图1.石墨阳极 2.网状隔膜 3.铁管内液体钠 4.钠收集管5.种罩         6.铁环阴极        7.倒装的环形槽（4）某厂出产的钠试剂标签标注：纯度89%杂质含量：氯化物--0.003%氮--0.002%铁--0.002%等。（5）石棉属于硅酸盐类矿物，化学成份Mg6[Si4O10][OH]8，含有氧化镁、铝、钾、铁、硅等成分。多数为白色，也有灰、棕、绿色。纤维状集合体。丝绢光泽。硬度2.5－3，比重2.2－2.7。具有耐火、耐碱性能，但溶于盐酸。基于以上资

6、料分析，煤油的不完全燃烧、二氧化碳和钠的反应产物均可以产生碳单质；工业生产采用铁环阴极、金属钠成分、石棉网的成分均可以使钠燃烧的产物含有铁的化合物。四、实验检验黑色产物成分（1）实验设计：实验1：将黄豆大小的金属钠放在石棉网上加热对比实验。【第一组】不用滤纸吸干金属钠的表面煤油【第二组】用滤纸吸干金属钠的表面煤油【第三组】用滤纸吸干金属钠表面煤油并且切除钠表面的一层实验2：检验少量黑色物质是否含有碳【第一组】将黑色物质继续加热20分钟【第二组】收集少量黑色物质进行燃烧，产物通入过量澄清石灰水（排除空气中二氧化碳的干扰）实验3：检验少量黑色物质是否

7、含有铁元素【第一组】收集少量黑色物质溶于稀硫酸，取少量上层液滴入硫氰酸钾溶液【第二组】持续加热一只新石棉网20分钟【第三组】剪取少量石棉网白色物质放入试管中，加入适量的硝酸，取少量上层液再滴入硫氰酸钾溶液（2）实验现象实验1：组别【第一组】【第二组】【第三组】对钠的处理不用滤纸吸干金属钠的表面煤油用滤纸吸干金属钠的表面煤油切除金属钠表面的一层燃烧产物的颜色极少淡黄色固体，大量黑色固体少量淡黄色固体，大量黑色固体淡黄色固体边缘存在大量黑色固体实验2：组别【第一组】【第二组】现象黑色物质颜色变浅气体是石灰水变浑浊实验3：组别【第一组】【第二组】【第三

8、组】现象石棉网出现灰黑色溶液变为红色少量黑色物质不溶解，溶液变为红色（3）结论分析：实验1：通过研究，可以说明煤油是金属钠加热熔化时生成