對(duì)《碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》中有關(guān)實(shí)驗(yàn)所引起的思考

鄭文波

根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，或根據(jù)化學(xué)原理與物質(zhì)的性質(zhì)預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并回答相關(guān)的問題，這是學(xué)習(xí)化學(xué)的基本要求，也是要答好實(shí)驗(yàn)題的必備能力。但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作或?qū)嶒?yàn)題的分析與判斷中，有很多常規(guī)處理的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論分析不一定相同，這主要是忽略了局部的條件與某些干擾的因素，因此，要設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)程序，注重細(xì)微操作，培養(yǎng)學(xué)生思維的全面性。

在化學(xué)1碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用中，活動(dòng)與探究實(shí)驗(yàn)2，碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)，書本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在一個(gè)廣口瓶中加入碳酸鈉溶液，上面塞一個(gè)雙孔橡皮塞，一個(gè)孔中插膠頭滴管，一個(gè)孔中插玻璃導(dǎo)管，膠頭滴管中吸入濃鹽酸，玻璃導(dǎo)管套一個(gè)氣球。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱耸裁茨?？是為了說明碳酸鈉溶液能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體嗎？如果是這樣，實(shí)驗(yàn)可以改得很簡單，只要往裝有碳酸鈉溶液的試管中倒入一定量的鹽酸，就可以看到試管中產(chǎn)生大量的氣泡。為什么要用氣球，是為了讓后面的學(xué)生看得清楚，氣球脹大說明碳酸鈉溶液能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體嗎？如果只是為了看氣球脹大，廣口瓶中放碳酸鈉效果會(huì)更好。為什么要用濃鹽酸，是為了單位體積的溶液中溶質(zhì)多一些，還是為了濃鹽酸的密度比稀鹽酸的密度比大？為什么要用膠頭滴管加入濃鹽酸？在初中時(shí)，學(xué)生已學(xué)過大理石與稀鹽酸反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳，那么這里碳酸鈉溶液與鹽酸的反應(yīng)應(yīng)該很好理解，為什么要設(shè)計(jì)怎么復(fù)雜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

由于以上的疑問，以及對(duì)學(xué)生的了解。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)書中裝置以及以上問題，我決定一滴一滴滴加濃鹽酸，在滴加過程中，前排學(xué)生看到鹽酸滴加到廣口瓶底部，與碳酸鈉溶液一接觸馬上產(chǎn)生氣泡，氣泡上升，逐漸變少。直到膠頭滴管濃鹽酸滴加完，氣球沒有明顯的脹大。由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期的不一樣，好多學(xué)生都產(chǎn)生了疑問。有學(xué)生指出來裝置氣密性不好。于是我把廣口瓶中的溶液倒掉，換為碳酸鈉固體，用同樣的裝置，同樣的方法操作，當(dāng)濃鹽酸滴加完，看到氣球明顯脹大。也就是說裝置氣密性沒問題?；氐皆瓉淼膶?shí)驗(yàn)，有氣泡產(chǎn)生說明有氣體生成，發(fā)生了如下反應(yīng)：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑。氣泡上升，逐漸變少，氣球沒有明顯的脹大，說明氣體沒有逸出液面，即在上升過程中被溶液吸收了，發(fā)生了如下反應(yīng)：Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3。把兩個(gè)反應(yīng)合并可得Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3。這樣一來，一個(gè)實(shí)驗(yàn)解決三個(gè)反應(yīng)方程式，且學(xué)生印象深刻。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，如要看到我所描述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，必須用濃鹽酸。這是由于本人范了錯(cuò)誤得出的結(jié)論。利用相互滴加來確定兩種物質(zhì)的溶液，是在物質(zhì)的鑒別或鑒定中經(jīng)常用到的方法。平常習(xí)題中碳酸鈉溶液與鹽酸也用此方法，根據(jù)“將碳酸鈉溶液逐滴加入鹽酸中開始就有氣泡產(chǎn)生，而將鹽酸逐滴加入碳酸鈉溶液中開始沒有氣泡生成”的現(xiàn)象確定。從反應(yīng)的用量與反應(yīng)的過程，理論上分析肯定沒有問題。于是我在試管中加入了濃鹽酸，用膠頭滴管滴加碳酸鈉溶液，本以為會(huì)看到有氣泡產(chǎn)生，結(jié)果且沒有。因?yàn)闈恹}酸密度比碳酸鈉溶液大，碳酸鈉溶液只能滴在濃鹽酸表面，根本看不到氣泡，要看到氣泡，只能將吸有碳酸鈉溶液的長滴管伸入到裝有濃鹽酸的試管底部，擠出碳酸鈉溶液。因此讓我想到實(shí)驗(yàn)中用濃鹽酸是為了能使鹽酸順利滴加到碳酸鈉溶液底部。

書中還有活動(dòng)與探究是根據(jù)碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)差異，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)別碳酸鈉和碳酸氫鈉固體。其中一個(gè)性質(zhì)是都與酸反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w，但碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的劇烈程度強(qiáng)于碳酸鈉。但是反應(yīng)劇烈程度一般實(shí)驗(yàn)難區(qū)分。本人認(rèn)為可用活動(dòng)與探究實(shí)驗(yàn)2中的裝置兩套，廣口瓶中分別放兩種固體一定量，然后同時(shí)滴加鹽酸，氣球脹大的快得裝置中的是碳酸氫鈉。習(xí)題中我們經(jīng)常碰到鑒別碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液，其中一種方法是用可溶性的鈣鹽溶液或可溶性的鋇鹽溶液，產(chǎn)生白色沉淀的是碳酸鈉溶液，無明顯現(xiàn)象的是碳酸氫鈉溶液。從理論上講這種方法是可行的，因?yàn)樘妓徕}是難溶的，碳酸氫鈣是可溶的。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，那天不知怎么突然心血來潮，取了一支潔凈的試管，先加了碳酸氫鈉溶液，然后加入了氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為白色混濁。不信，重新配制碳酸氫鈉溶液重做，還是出現(xiàn)混濁，把氯化鈣溶液換為氯化鋇溶液，還是混濁。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)做出來與理論不符，在上課時(shí)，我就沒講這種方法。課余，我把我的實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴同組老師，問了兩位，都認(rèn)為是碳酸氫鈉不純，含碳酸鈉雜質(zhì)。但本人認(rèn)為碳酸氫鈉溶液中，因?yàn)樘妓釟涓碾婋x，因此溶液中含有碳酸根，導(dǎo)致在碳酸氫鈉溶液中滴加氯化鈣溶液而出現(xiàn)混濁。于是我查了碳酸鈣在二十五攝氏度的溶度積常數(shù)及碳酸在二十五攝氏度的電離平衡常數(shù)，覺得還是我的推測比較合理。

通過上面實(shí)驗(yàn)我得到啟示：實(shí)驗(yàn)問題一定要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才有可靠的結(jié)論，單憑主觀臆斷與理想推導(dǎo)往往由于思維不全面而顧此失彼。因此，我們在遇到實(shí)驗(yàn)問題時(shí)，絕不可閉門造車，一是要全面思維，二是要細(xì)致操作，最好是與學(xué)生一起或是讓學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，通過感官刺激激活思維，提高學(xué)生對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)條件，影響環(huán)境的全面認(rèn)識(shí)。久而久之，學(xué)生的敏感性就會(huì)增強(qiáng)，能力就會(huì)全面提高。