CN103956097A - 一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，包括底座、支撑杆、旋转定位器、硬质玻璃试管、干燥管、铝箔，其特征是：所述支撑杆上设置有旋转定位器，所述旋转定位器连接烧瓶夹，所述烧瓶夹上设置有硬质玻璃管，所述硬质玻璃管内设置有弧形铝箔，所述硬质玻璃管两端设置有密封塞，所述密封塞两端连接氧化钙干燥管，其中一个所述干燥管连接进气阀，所述进气阀连接输氧装置。本发明在不含二氧化碳的干燥空气环境中进行，钠燃烧实验和过氧化钠化学性质实验在一根玻璃管内连续完成；实验结束后，硬质玻璃管拆卸、清洗方便，不易损坏可循环利用，本发明的实验效果直观明显，实验现象真实生动，观察角度灵活多样。

Description

一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置

技术领域

本发明涉及化学实验装置领域，具体地讲，涉及一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置。

背景技术

化学实验在教学中起着理论联系实际的作用，合理有效的实验内容和实验现象不仅增强教学的直观性、形象性，激发学生的学习兴趣，而且通过实验过程还可以培养学生分析问题、解决问题以及进行科学探索研究的能力。要想确保课堂演示实验现象同教材介绍的内容相一致，关键在于所设计的实验装置要科学、合理、有效。在碱金属元素的学习中所用教材都把钠的物理性质和化学性质作为教学中的重点内容介绍给学生，因此，教材在叙述钠的理论知识的同时均安排了金属钠的相关课堂演示实验，以提高学生的学习兴趣和课堂的教学效果。其中，钠的焰色反应和钠燃烧生成过氧化钠的性质实验是学生认识碱金属及其化合物性质最常见的实验，现有的教材中均是把金属钠放在金属燃烧匙内进行钠的燃烧实验，由于金属燃烧匙多是用铁或铜做成的，形状呈凹陷的圆勺状，整个燃烧过程暴露在空气中。按照教材所介绍的方法进行实验很难观测到钠燃烧呈现的黄色实验现象。由于空气中含有水蒸气和二氧化碳，钠在空气中燃烧时不能得到纯的过氧化钠，对过氧化钠的物理性质和化学性质学生就无法实现从感性认识到理性认识的过程。金属钠在燃烧匙内燃烧生成的产物在高温条件下极易腐蚀燃烧匙，造成燃烧匙不易清洗和损坏，生成的燃烧产物也不易回收。现有的实验方法主要存在以下几点不足：（1）在金属燃烧匙内进行钠的燃烧实验很难观测到钠燃烧呈现的黄色火焰；（2）燃烧过程暴露在空气中，通常得不到纯的过氧化钠，无法进一步检验过氧化钠的化学性质；（3）由于空气中水蒸气和二氧化碳的存在，学生观看不到过氧化钠淡黄色颗粒这种状态的存在；（4）燃烧生成的产物在高温条件下极易腐蚀燃烧匙，造成燃烧匙不易清洗和易损坏；（5）燃烧产物高温呈糊状低温呈固体状并牢牢黏附在匙勺内，造成燃烧产物不能回收和利用；（6）钠的燃烧过程呈现暴露式状态，产生的火花和燃烧产物温度极高，容易飞溅造成伤害，课堂演示时安全性能差；（7）燃烧产生的烟雾对室内环境造成严重污染；（8）为增加实验效果和进行产物过氧化钠的后续性质实验，金属钠的用量往往比较大，造成燃烧时间长，实验成本高，另外，做过氧化钠的后续实验时还需另取试管进行，操作繁琐；（9）整体实验效果不明显不直观。此为现有技术的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，该实验装置可通过旋转定位器旋转，实现课堂演示钠燃烧系列化学性质实验不间断地完成，实验在密封的硬质玻璃管内进行，课堂演示安全性能高、室内环境无污染，同时旋转定位器可以满足学生多角度的观看，实验效果直观明显。

本发明采用如下技术手段实现发明目的：

一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，包括底座、支撑杆、旋转定位器、硬质玻璃试管、干燥管和铝箔，其特征是：所述支撑杆上设置有旋转定位器，所述旋转定位器连接烧瓶夹，所述烧瓶夹上设置有硬质玻璃管，所述硬质玻璃管内设置有弧形铝箔，所述玻璃管两端设置有密封塞，所述玻璃管两端连接氧化钙干燥管，其中一个所述干燥管连接进气阀，所述进气阀连接输氧装置。

作为对本技术方案的进一步限定，所述旋转定位器包括旋转轴和轴套，所述旋转轴前端连接烧瓶夹、后端连接旋转轴套，所述烧瓶夹上设置有口径大小调节螺丝，所述轴套上设置有小顶丝，所述小顶丝用于固定旋转轴，所述轴套与旋转定位器装配套相连，所述定位器装配套上设置有大顶丝，所述大顶丝用于固定装配套和支撑杆的连接。

作为对本技术方案的进一步限定，所述硬质玻璃管为圆柱形。

作为对本技术方案的进一步限定，所述密封塞为橡皮塞。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明在不含二氧化碳的干燥空气环境中进行，钠燃烧实验和过氧化钠化学性质实验，通过旋转定位器可在一根玻璃管内连续完成；硬质玻璃管拆卸方便、清洗简单，不易损坏可循环利用；定位器上的旋转轴不但可以绕轴套任意旋转，而且还可以沿轴套往外拉伸或往里收缩，以满足教室不同方位学生对实验现象和实验原理观察和体会的需求。本发明的实验效果直观明显，仪器操作简单、使用安全可靠、清洗容易、不易损坏可重复使用，试剂消耗低、无污染物排放、实验过程绿色环保。实验装置新颖实用，能很好地满足课堂教学和实践的需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为旋转定位器的结构示意图。

图中，1、底座，2、支撑杆，3、烧瓶夹，4、硬质玻璃管，5、弧形铝箔，6、密封塞，7、干燥管，8、进气阀，9、输氧装置，10、旋转轴，11、轴套，12、小顶丝，13、烧瓶夹口径大小调节螺丝，14、定位器装配套，15、大顶丝。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。

参见图1和图2，本发明装置包括底座1、支撑杆2、烧瓶夹3、硬质玻璃管4和铝箔5，所述支撑杆2上设置有旋转定位器，所述旋转定位器连接烧瓶夹3，所述玻璃夹3上设置有硬质玻璃管4，所述硬质玻璃管4内设置有弧形铝箔5，所述硬质玻璃管4两端设置有密封塞6，所述密封塞6两端连接干燥管7，所述干燥管7穿过所述密封塞6，其中一个所述干燥管7连接进气阀8，所述进气阀8连接输氧装置9。

参见图2，所述旋转定位器包括旋转轴10和轴套11，所述旋转轴10前端设置有烧瓶夹3，所述轴套11上设置有小顶丝12，所述烧瓶夹3上设置有口径大小调节螺丝13，所述轴套11与定位器装配套14相连，所述定位器装配套14上设置有大顶丝15，所述大顶丝用于固定定位器装配套14和支撑杆2的连接，所述大顶丝15恰好穿过所述定位器装配套14。口径大小调节螺丝13用于调整烧瓶夹3的直径，便于烧瓶夹3夹持不同直径的玻璃管。

所述硬质玻璃管4为圆柱形。

经过分析和研究发现，金属钠在不含二氧化碳的干空气环境中燃烧时才能观看到钠的黄色火焰、才能得到淡黄色颗粒状的纯的过氧化钠。根据这一特性我们设计了一种新型密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，该装置的干燥管7中盛有氧化钙，弧形铝箔5为面积为4cm²大小且沿弯成半弧形状；硬质玻璃管4为长约20cm、内径为1.5cm两端开口的硬质玻璃管，弧形铝箔5的高度为0.5cm。调整好硬质玻璃管4的高度，确保酒精灯外焰刚好接触到弧形铝箔5处硬质玻璃管的外壁；弧形铝箔5正下方放置酒精灯。

本发明的实验流程为：切取一小块金属钠，吸干表面煤油，去除表面氧化物后放置在弧形铝箔5上，用镊子把该弧形铝箔5小心地放入到硬质玻璃管中，按图1所示连接好仪器，用酒精灯加热硬质玻璃管4中弧形铝箔5的中央位置，打开进气阀8通入氧气，金属钠在铝箔上受热后剧烈燃烧并产生黄色火焰，同时看到燃烧后生成淡黄色颗粒状的过氧化钠。燃烧结束后在确保硬质玻璃管4内温度降至室温时，撤去硬质玻璃管4两端用于固定干燥管7的中空密封塞6，换上实心橡皮塞并固定牢固，松动小顶丝12，调整旋转轴10使硬质玻璃管4直立起来（硬质玻璃管4同底座呈垂直状态），拧紧小顶丝12，去掉硬质玻璃管4上端的密封塞6，用长胶头滴管往玻璃管4内滴加少量的蒸馏水，然后分别用酚酞试液和余烬的木条分别检验溶液的酸碱性和气体的种类，以证明过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和放出氧气的实验原理。利用该新型密闭安全连续式实验装置进行实验，学生能看到钠燃烧呈现的黄色火焰、燃烧得到的不是灰色糊状产物，而是黄色颗粒状过氧化钠产物。实验在密封的硬质玻璃管4内进行，课堂演示安全性能高、室内环境无污染。钠的燃烧实验和过氧化钠的性质实验均在一根硬质玻璃管内连续完成，实验操作过程简单、实验耗材少。实验结束后，在硬质玻璃管4下端放一盛废液的烧杯，去掉硬质玻璃管4下端的密封塞6后，里面的碱溶液便流入到烧杯中，用蒸馏水冲洗硬质玻璃管并自然风干即可。清洗风干后的硬质玻璃管4可被循环使用，学生通过此演示实验装置，不但对实验现象观看得更清楚、对实验原理体会得更深刻，而且能够确保课堂实验现象和实验结果同教材所描述的完全一致，避免了由于课堂演示效果不理想，引起学生对教材内容的误解和教师不必要的解释说明。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，包括底座、支撑杆、旋转定位器、硬质玻璃试管、干燥管和铝箔，其特征是：所述支撑杆上设置有旋转定位器，所述旋转定位器连接烧瓶夹，所述烧瓶夹上设置有硬质玻璃管，所述硬质玻璃管内设置有弧形铝箔，所述硬质玻璃管两端设置有密封塞，所述密封塞两端连接氧化钙干燥管，其中一个所述干燥管连接进气阀，所述进气阀连接输氧装置。

2.根据权利要求1所述的密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，其特征是：所述旋转器包括旋转轴和轴套，所述旋转轴前端连接烧瓶夹、后端连接旋转轴套，所述烧瓶夹上设置有口径大小可调节螺丝，所述轴套上设置有小顶丝，所述小顶丝用于固定旋转轴，所述轴套与定位器装配套相连，所述定位器装配套上设置有大顶丝，所述大顶丝用于固定装配套和支撑杆的连接。

3.根据权利要求1所述的密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，其特征是：所述硬质玻璃管为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的密闭安全连续式钠燃烧反应演示实验装置，其特征是：所述密封塞为橡皮塞。