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金属钠与水的反应是高中化学实验中具有重要意义的实验。这个实验有教师的演示实验也有学生的分组实验，通常演示实验在教师的规范操作下是难以产生爆炸的，但在学生的分组实验中由于学生的种种不规范操作可能会出现爆炸的安全隐患。我从事高中化学教学多年，多次指导学生分组进行此实验，前后就出现了三次爆炸现象。第一次是某学生用滤纸吸干一块金属钠表面的煤油后放在有水的实验桌上引起；第二次是某学生在清理实验桌面时，把裹有钠的滤纸扔进有水的垃圾桶中引起；第三次是某学生在实验时，先后把两块金属钠放进装有水的同一只烧杯中引起。三次爆炸都没有人员伤害，但每次爆炸都震撼了实验室中的全体师生，也促使我对此实验的安全问题进行研究。
钠是很活泼的金属，遇水反应生成氢气和氢氧化钠，反应伴随大量的热量产生。通常小块钠与大量水反应是很激烈进行但不是爆炸性进行。按教材的实验操作要求进行实验时，把一块绿豆大小的金属钠放入烧杯的水中，钠立即熔化成球状浮在水面上作不规则的游动，同时发出嘶嘶响声。产生这些现象是因为钠的密度(0.97g/cm3>)小于水，钠的熔点(97.81℃)低，此反应产生氢气的速率快，反应放热大。反应过程中，钠球与水的接触面部分不断反应，接触面每一瞬间不断变小，生成的氢气对球面又产生推力推动钠球不停地旋转并在水面上作不规则的游动。游动过程中钠球偶尔会碰到烧杯壁，反应直到钠球消失。我按教材的实验操作要求做了多次的实验无一产生大的爆炸，但多次看到有这样一个现象，在钠球变小至即将消失时，小钠球游动速度加快并往往游靠在烧杯壁上产生轻微的爆炸，有时轻微的爆炸还伴随着小火星，然后钠球全部消失。
我认真观察并分析了钠球消失前的现象。钠球变小时游动速度加快是由于氢气对钠球的推力极不均衡所致。钠球原来产生氢气主要是在水下的接触面，变小后水与钠球在侧面接触的机率愈来愈多，因为水面是波动的，尽管这种波动有时很微弱，但对变小的钠球来说与水侧面接触产生氢气是使它游动速度加快和游靠在烧杯壁上的原因。当小钠球靠在烧杯壁的水面上方时，小钠球沾有水反应仍在继续，由于放热，且此时的热量不像在水中那样能迅速扩散(水的比热容远大于空气)，而是在短暂的瞬间能积聚使温度升高，尤其是钠与烧杯壁的间隙部分温度骤升并产生小火星，小火星引爆钠球周围的氢气和空气的混合气体，此时在小钠球周围能达到爆炸极限内的气体量比较少因而爆炸是轻微的。从这些现象和分析中可以作这样的推断，钠与水反应产生爆炸真正爆炸的物质是氢气和空气的混合气体。钠与水反应在一定条件下准备了混合气体产生爆炸必须要同时具备的两个条件：(一)达到爆炸极限之内的氢气和空气的混合气体；(二)引爆混合气体的火星。
应用上述爆炸原理，我们很容易理解为什么在滤纸上放有或裹有金属钠遇水时易产生爆炸，因为滤纸有吸水性，所吸水不断与钠反应产生氢气并放出大量热，放出的热因钠固定在滤纸上某一个位置不能迅速扩散，足以使钠产生火星引爆氢气和空气的混合气体。如果把几块大小不同的金属钠同时放入烧杯的水中，小块金属钠容易先游靠在烧杯壁上产生火星从而引爆大块金属钠所形成的混合气体产生爆炸。
通常实验在规范操作下进行时，一块绿豆大小的钠球在水面上反应游动，其上方的气体尽管易形成达到爆炸极限内的混合气体，但此时往往不能形成引爆混合气体的明火，因此也就不易产生爆炸。如果实验在不规范操作下进行时，例如钠沾有较多煤油进行反应，从理论上分析，煤油会起到包裹钠球使反应放出的热量不易扩散而产生火星，从而引爆钠上方的混合气体。事实是否如此?我以实验作验证，多次试验都没有产生大的爆炸现象，说明由这种情况产生爆炸的可能性很小。事实上钠在反应过程中在水面上转动和游动，反应产生的热量在水中迅速得到扩散。但在试验中，我发现钠沾有较多煤油进行反应时，钠变小后游靠在烧杯壁上产生轻微爆炸和火星的机会比沾煤油少时要多，也就是说，这种情况比规范操作时更易产生爆炸。我还以实验的方法验证把两块大小不同的金属钠同时放入水中产生爆炸的可能性，当试验到第12次时，产生了爆炸。其爆炸原理前面已作述说，试验说明由这种情况产生爆炸的可能性是比较大的。综上所说，实验在不规范操作下进行时，也不是一定产生爆炸，原因是爆炸必须要同时具备两个条件，其中产生火星是引爆混合气体爆炸的关键。反应过程中钠块较小，生成的氢气扩散速率快，反应到钠块即将消失时即使产生了火星也无大的爆炸。但如果多种不规范操作组合在一起，反应过程中产生爆炸的可能性就比较大了。
责任编辑 潘孟良
钠是很活泼的金属，遇水反应生成氢气和氢氧化钠，反应伴随大量的热量产生。通常小块钠与大量水反应是很激烈进行但不是爆炸性进行。按教材的实验操作要求进行实验时，把一块绿豆大小的金属钠放入烧杯的水中，钠立即熔化成球状浮在水面上作不规则的游动，同时发出嘶嘶响声。产生这些现象是因为钠的密度(0.97g/cm3>)小于水，钠的熔点(97.81℃)低，此反应产生氢气的速率快，反应放热大。反应过程中，钠球与水的接触面部分不断反应，接触面每一瞬间不断变小，生成的氢气对球面又产生推力推动钠球不停地旋转并在水面上作不规则的游动。游动过程中钠球偶尔会碰到烧杯壁，反应直到钠球消失。我按教材的实验操作要求做了多次的实验无一产生大的爆炸，但多次看到有这样一个现象，在钠球变小至即将消失时，小钠球游动速度加快并往往游靠在烧杯壁上产生轻微的爆炸，有时轻微的爆炸还伴随着小火星，然后钠球全部消失。
我认真观察并分析了钠球消失前的现象。钠球变小时游动速度加快是由于氢气对钠球的推力极不均衡所致。钠球原来产生氢气主要是在水下的接触面，变小后水与钠球在侧面接触的机率愈来愈多，因为水面是波动的，尽管这种波动有时很微弱，但对变小的钠球来说与水侧面接触产生氢气是使它游动速度加快和游靠在烧杯壁上的原因。当小钠球靠在烧杯壁的水面上方时，小钠球沾有水反应仍在继续，由于放热，且此时的热量不像在水中那样能迅速扩散(水的比热容远大于空气)，而是在短暂的瞬间能积聚使温度升高，尤其是钠与烧杯壁的间隙部分温度骤升并产生小火星，小火星引爆钠球周围的氢气和空气的混合气体，此时在小钠球周围能达到爆炸极限内的气体量比较少因而爆炸是轻微的。从这些现象和分析中可以作这样的推断，钠与水反应产生爆炸真正爆炸的物质是氢气和空气的混合气体。钠与水反应在一定条件下准备了混合气体产生爆炸必须要同时具备的两个条件：(一)达到爆炸极限之内的氢气和空气的混合气体；(二)引爆混合气体的火星。
应用上述爆炸原理，我们很容易理解为什么在滤纸上放有或裹有金属钠遇水时易产生爆炸，因为滤纸有吸水性，所吸水不断与钠反应产生氢气并放出大量热，放出的热因钠固定在滤纸上某一个位置不能迅速扩散，足以使钠产生火星引爆氢气和空气的混合气体。如果把几块大小不同的金属钠同时放入烧杯的水中，小块金属钠容易先游靠在烧杯壁上产生火星从而引爆大块金属钠所形成的混合气体产生爆炸。
通常实验在规范操作下进行时，一块绿豆大小的钠球在水面上反应游动，其上方的气体尽管易形成达到爆炸极限内的混合气体，但此时往往不能形成引爆混合气体的明火，因此也就不易产生爆炸。如果实验在不规范操作下进行时，例如钠沾有较多煤油进行反应，从理论上分析，煤油会起到包裹钠球使反应放出的热量不易扩散而产生火星，从而引爆钠上方的混合气体。事实是否如此?我以实验作验证，多次试验都没有产生大的爆炸现象，说明由这种情况产生爆炸的可能性很小。事实上钠在反应过程中在水面上转动和游动，反应产生的热量在水中迅速得到扩散。但在试验中，我发现钠沾有较多煤油进行反应时，钠变小后游靠在烧杯壁上产生轻微爆炸和火星的机会比沾煤油少时要多，也就是说，这种情况比规范操作时更易产生爆炸。我还以实验的方法验证把两块大小不同的金属钠同时放入水中产生爆炸的可能性，当试验到第12次时，产生了爆炸。其爆炸原理前面已作述说，试验说明由这种情况产生爆炸的可能性是比较大的。综上所说，实验在不规范操作下进行时，也不是一定产生爆炸，原因是爆炸必须要同时具备两个条件，其中产生火星是引爆混合气体爆炸的关键。反应过程中钠块较小，生成的氢气扩散速率快，反应到钠块即将消失时即使产生了火星也无大的爆炸。但如果多种不规范操作组合在一起，反应过程中产生爆炸的可能性就比较大了。
责任编辑 潘孟良