如何區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉

河北省承德市第十六中學(xué) 閆 帥

一、提出問題

化學(xué)興趣小組在用碳酸鈉和碳酸氫鈉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們的標(biāo)簽都被腐蝕了，怎樣才能區(qū)分出這兩種物質(zhì)呢？

同學(xué)們對(duì)這兩種物質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比和總結(jié)：它們都是白色固體，水溶液都顯堿性，都能與稀鹽酸反應(yīng)，它們的性質(zhì)很相似。老師曾經(jīng)講過，它們與酸反應(yīng)的速度不同，碳酸氫鈉反應(yīng)得快，碳酸鈉反應(yīng)得慢。于是同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：稱取碳酸鈉和碳酸氫鈉各1 g，分別放入兩支大試管中，再量取兩份體積均為10 mL 的相同稀鹽酸，把兩份稀鹽酸分別迅速倒入兩支試管中，反應(yīng)都很劇烈。試了好幾遍，根據(jù)反應(yīng)速度很難區(qū)分，而且需要控制變量，操作費(fèi)時(shí)。

二、設(shè)計(jì)方案

興趣小組的同學(xué)們找到老師，將他們的疑問告訴了他，老師覺得他們提出的問題很有意義。為了解決這個(gè)問題，老師組織學(xué)生利用課余時(shí)間搜集相關(guān)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。同學(xué)們分組討論后，設(shè)計(jì)出以下幾種實(shí)驗(yàn)方案。

方案一：觀察法

根據(jù)碳酸鈉為白色固體粉末，碳酸氫鈉為白色細(xì)小的晶體，分別觀察碳酸鈉和碳酸氫鈉的外形。

方案二：溶解法

碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度見下表。根據(jù)溫度高于20 ℃時(shí)，它們的溶解度差異較大，學(xué)生首先測出實(shí)驗(yàn)室氣溫為23.2 ℃，水溫為20 ℃；然后分別稱取碳酸鈉和碳酸氫鈉各1.5 g，放入兩支試管中；最后分別倒入10 mL 水，振蕩，觀察溶解情況。

方案三：沉淀法

根據(jù)碳酸鈣不溶于水，碳酸氫鈣可溶于水，分別稱取碳酸鈉和碳酸氫鈉各2 g，并分別溶解在50 g 的水中，制成等濃度的兩種溶液；然后分別取等量的兩種溶液倒入兩支試管中，并向兩溶液中各加入適量氯化鈣溶液，觀察現(xiàn)象。

方案四：pH 法

根據(jù)碳酸鈉的堿性比碳酸氫鈉強(qiáng)，用玻璃棒分別蘸取方案三中的兩種溶液，滴在pH 試紙上，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，讀出pH 值。

方案五：加熱法

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根據(jù)碳酸鈉受熱不分解，碳酸氫鈉受熱分解成碳酸鈉、水和二氧化碳，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：分別取碳酸鈉和碳酸氫鈉各2 g 放入兩支試管中，并稱量兩支試管的質(zhì)量；然后分別加熱兩支試管，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，觀察現(xiàn)象；反應(yīng)結(jié)束后，再次稱量兩支試管的質(zhì)量。

三、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

同學(xué)們分別按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們觀察到的現(xiàn)象如下所述。

方案一：碳酸鈉和碳酸氫鈉固體都是白色粉末，看不出兩者的區(qū)別。老師建議使用顯微鏡（或放大鏡）觀察，同學(xué)們觀察后發(fā)現(xiàn)，碳酸鈉為白色固體粉末，碳酸氫鈉為白色細(xì)小的晶體（如圖1）。

方案二：全部溶解的是碳酸鈉，不能全部溶解的是碳酸氫鈉（如圖2）。

方案三：有白色沉淀的是碳酸鈉，無白色沉淀的是碳酸氫鈉（如圖3）。

方案四：測得pH 值分別為12 和8，堿性更強(qiáng)的是碳酸鈉，堿性較弱的是碳酸氫鈉。

方案五：試管口內(nèi)壁有水珠生成，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，石灰水內(nèi)冒氣泡速度很快的是碳酸氫鈉。加熱前盛碳酸氫鈉的試管的質(zhì)量是27.6 g，加熱后的質(zhì)量是26.9 g，減少了0.7 g。另一個(gè)是碳酸鈉。

加熱碳酸鈉時(shí)試管內(nèi)壁也出現(xiàn)水珠，但澄清石灰水沒有變渾濁，石灰水內(nèi)冒氣泡的速度很慢。加熱前盛碳酸鈉的試管的質(zhì)量是27.7 g，加熱后是27.6 g，減少了0.1 g。為什么加熱碳酸鈉會(huì)出現(xiàn)水珠？質(zhì)量為什么會(huì)減少0.1 g？興趣小組的同學(xué)們求助老師，老師說是因?yàn)樘妓徕c中有結(jié)晶水存在。老師建議先在蒸發(fā)皿中對(duì)其進(jìn)行加熱，除去結(jié)晶水后再實(shí)驗(yàn)。學(xué)生按照老師的指導(dǎo)又做了該實(shí)驗(yàn)，加熱碳酸鈉沒有任何現(xiàn)象，質(zhì)量基本不變。

四、得出結(jié)論

區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉可以通過觀察外形，比較常溫下的溶解情況，比較能否與氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液）反應(yīng)，比較溶液的pH 值，比較受熱分解的現(xiàn)象等多種方法實(shí)現(xiàn)。其實(shí)，區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉的方法不止于此，只是這些方法非常適合初中階段學(xué)生。

五、交流分享

通過對(duì)碳酸鈉和碳酸氫鈉的區(qū)分方法進(jìn)行探究，加深了同學(xué)們對(duì)這兩種物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)了利用性質(zhì)的差別來區(qū)分物質(zhì)，同時(shí)也鍛煉和提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。