碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)快慢比較的演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

吳南

【摘 要】 作為人教版高中必修一教材中最重要的實(shí)驗(yàn)之一，碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)快慢比較的演示實(shí)驗(yàn)在客觀上卻存在一定問題。我們作為具有多年教學(xué)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的一線教師由此進(jìn)行了較為深入的探索和研究，并取得了較為顯著的成果。該文首先簡要闡述了教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處，然后重點(diǎn)探討了對該實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新和改進(jìn)，冀對相關(guān)教學(xué)工作者有所助益。

【關(guān)鍵詞】 碳酸鈉 ?碳酸氫鈉 ?鹽酸 ?高中化學(xué) ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作為人教版高中必修一教材中最重要的實(shí)驗(yàn)之一，碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)快慢比較的演示實(shí)驗(yàn)在客觀上卻存在一定問題，目前已有很多相關(guān)教學(xué)工作者指出這一點(diǎn)，并進(jìn)行了不同方式、不同程度的優(yōu)化。

一、實(shí)驗(yàn)不足之處的簡要分析

簡而言之，教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是這樣的：在兩支試管中分別加入3mL稀鹽酸，將兩個(gè)各0.3gNa2CO3或NaHCO3粉末的小氣球分別套在兩支試管口。將氣球內(nèi)的Na2CO3和NaHCO3同時(shí)倒入試管中，比較它們放出CO2的快慢，如下面的圖1所示：

由此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：Na2CO3和NaHCO3都能與稀鹽酸反應(yīng)，且NaHCO3與稀鹽酸的反應(yīng)比Na2CO3的劇烈得多。然而，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐和認(rèn)真分析后可以發(fā)現(xiàn)該種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在以下明顯不足：

1. 0.3g比Na2CO3和NaHCO3分別與足量的鹽酸反應(yīng)，通過計(jì)算本身是NaHCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體要多一些，作為對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠恰當(dāng)。

2.課本上的實(shí)驗(yàn)僅僅區(qū)分了Na2CO3和NaHCO3分別與鹽酸反應(yīng)的快慢，但是它沒有從本質(zhì)上去解釋為什么Na2CO3與鹽酸反應(yīng)要慢一些，而NaHCO3與鹽酸反應(yīng)要快一些。

3. 在同時(shí)倒置氣球的過程中，有可能兩種固體不能同時(shí)與鹽酸接觸反應(yīng)。另外，固體裝在氣球里面，在倒置時(shí)有可能粘在氣球內(nèi)壁或小試管的上方，使得反應(yīng)不夠充分。

4. 實(shí)驗(yàn)中，采用的氣球較軟，一個(gè)人同時(shí)操作較困難，且氣球膨脹后體積不同而產(chǎn)生的壓力也不一樣，對反應(yīng)速率有影響，效果不是很好。

5. 稀鹽酸濃度不明確，在實(shí)驗(yàn)的過程中不好把握。稀鹽酸濃度大于1mol/L，在同時(shí)加入NaHCO3和Na2CO3固體時(shí)，反應(yīng)現(xiàn)象都是同樣的劇烈，基本分辨不出NaHCO3和Na2CO3。只有濃度小于1mol/L的稀鹽酸與碳酸鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)，才能從反應(yīng)的劇烈程度區(qū)分開來。

6. 稱取等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，但是兩個(gè)物質(zhì)的量不同。物質(zhì)的量大，得到的溶液濃度也大，速率也大。因此，研究的濃度不相等，實(shí)驗(yàn)就沒有可比性。

二、對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

（一）改進(jìn)后思路及亮點(diǎn)

顯而易見，教材中該實(shí)驗(yàn)方法雖然簡單，現(xiàn)象明顯，但鑒于以上種種原因，我們應(yīng)主要從以下角度對本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)：

1. 將稱取等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，改為量取等體積等濃度的碳酸鈉和碳酸氫鈉，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，選用0.8mol/L的碳酸鈉和碳酸氫鈉與0.5mol/L的稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象明顯且劇烈程度易區(qū)分。

2. 運(yùn)用安全漏斗向裝置中添加稀鹽酸，可保證實(shí)驗(yàn)的安全性且達(dá)到液封的作用。

3. 運(yùn)用肥皂水來區(qū)分反應(yīng)的劇烈程度，使現(xiàn)象更加明顯、實(shí)驗(yàn)更加安全，且能增加本實(shí)驗(yàn)的趣味性。

（二）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案

1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊倪M(jìn)碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸反應(yīng)快慢比較的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置。

2. 實(shí)驗(yàn)原理：2HCl+Na2CO3=CO2↑+H2O+2NaCl;HCl+NaHCO3=CO2↑+H2O+NaCl

3. 儀器和試劑：

儀器：鐵架臺(tái)、安全漏斗、蒸餾燒瓶、大試管、量筒。

試劑：鹽酸（0.5mol/L）、Na2CO3（0.8mol/L）、NaHCO3（0.8 mol/L）、肥皂水。

4. 步驟和過程：

（1）按下圖所示組裝實(shí)驗(yàn)儀器，并檢查裝置的氣密性。

（2）在蒸餾燒瓶中各裝入10mL0.8mol/L的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液。

（3）在大試管中各裝入4mL肥皂水。

（4）用兩支量筒分別量取鹽酸各20mL。

（5）分別將兩只量筒中的鹽酸沿安全漏斗注入蒸餾燒瓶中，仔細(xì)觀察大試管中的現(xiàn)象。

5. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

兩只大試管中均產(chǎn)生大量氣泡，但是碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的大試管中產(chǎn)生的氣泡多且快，一段時(shí)間后，碳酸氫鈉與鹽酸的蒸餾燒瓶內(nèi)仍有少量氣泡產(chǎn)生，而碳酸鈉與鹽酸的蒸餾燒瓶內(nèi)已無氣泡產(chǎn)生。

6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

碳酸鈉、碳酸氫鈉均能與過量的鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，當(dāng)二者物質(zhì)的量相等時(shí)，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)較快而且產(chǎn)生的二氧化碳較多。

7. 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

（1） 裝置中的氣密性必須良好，這是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。

（2） 向安全漏斗中注入稀鹽酸時(shí)應(yīng)緩慢、同步。

（3） 各溶液最適宜的濃度分別為：稀鹽酸0.5mol/L，碳酸鈉0.8mol/L，碳酸氫鈉0.8mol/L。

（4） 碳酸氫鈉溶液應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用。

結(jié)語：綜上所述，本文首先簡要闡述了教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處，然后重點(diǎn)探討了對該實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新和改進(jìn)。將教材中原來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與經(jīng)過改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)稍加對比就可以發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作簡單，現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)，教學(xué)效果相對更好。

參考文獻(xiàn)

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