初中化學(xué)核心物質(zhì)探究——碳酸鈉

路正華

碳酸鈉（Na2CO3）是初中化學(xué)需要重點(diǎn)掌握的一種鹽，具有諸多的化學(xué)性質(zhì)，其性質(zhì)規(guī)律是“酸堿鹽”知識(shí)體系的重要構(gòu)成，以其性質(zhì)為背景命題的考題也是中考的熱點(diǎn)問題，因此十分有必要對(duì)碳酸鈉物質(zhì)進(jìn)行探究，下面舉例探析其中的兩個(gè)方面。

探究一：碳酸鈉水溶液的酸堿性

碳酸鈉是由Na+和CO2-3構(gòu)成的鹽類物質(zhì)，其俗稱為“純堿”，碳酸鈉的水溶液呈堿性，可以使酚酞試液變?yōu)榧t色。在學(xué)習(xí)時(shí)需要對(duì)碳酸鈉水溶液的酸堿性進(jìn)行探究，從粒子角度來(lái)明晰對(duì)應(yīng)溶液為堿性的原因。碳酸鈉溶液中存在Na+、CO2-3和H2O分子三種粒子，探究時(shí)需要借用酚酞試液的指示作用對(duì)Na+和CO2-3進(jìn)行對(duì)比探究。

例1：校化學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)Na2CO3溶液可以使酚酞試液變紅，分析是Na2CO3在水中電離出了OH-，因此設(shè)計(jì)了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，分析下列選項(xiàng)的說(shuō)法，其中錯(cuò)誤的是（ ）。

A.實(shí)驗(yàn)I是為了探究Na+能否使酚酞試液變紅

B.實(shí)驗(yàn)II的目的是探究水分子能否使酚酞試液變紅，但實(shí)則沒有必要做

C.實(shí)驗(yàn)III的具體操作為：向盛有少量酚酞試液的試管內(nèi)滴入K2CO3溶液，振蕩，若酚酞試液變紅即可證明CO2-3使得酚酞試液變紅

D.Na2CO3溶液為堿性的原因是CO2-3與H2O發(fā)生反應(yīng)生成了OH-

解析：本題目主要是通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)探究Na2CO3溶液呈堿性的原因，主要考查學(xué)生的綜合探究能力。碳酸鈉溶液中主要含有Na+、CO2-3和H2O分子三種粒子，因此進(jìn)行了三個(gè)分實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)I滴加了NaCl主要是探究Na+是否可使酚酞試液變紅，A選項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)II滴加蒸餾水主要是探究H2O分子，但由于實(shí)驗(yàn)I中的酚酞試液和NaCl溶液中已含有水分子，因此沒有必要進(jìn)行，B選項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)III探究CO2-3，實(shí)則與CO2-3的鑒別相類似，滴加K2CO3溶液振蕩后酚酞試液會(huì)變紅，后續(xù)還需要加入過量的CaCl2溶液，使其中的CO2-3與Ca2+結(jié)合為沉淀，從而使CO2-3消失，此時(shí)若紅色褪色才能說(shuō)明CO2-3使得酚酞試液變紅，從而排除其他干擾項(xiàng)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;綜合上述實(shí)驗(yàn)可知Na2CO3溶液中存在OH-的原因是其中的CO2-3與H2O發(fā)生反應(yīng)生成了OH-，這是碳酸鈉溶液呈堿性的根源，D選項(xiàng)正確。綜上可知，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是C。

探究二：碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)差異

碳酸鈉與碳酸氫鈉均屬于堿性鹽，兩者有很多的相似性，均可以與酸、堿進(jìn)行反應(yīng)，因此在學(xué)習(xí)時(shí)需要對(duì)其性質(zhì)加以探究，分析性質(zhì)上的差異。從離子角度來(lái)看兩者均為碳酸鹽和鈉鹽，對(duì)應(yīng)的水溶液均為堿性，與酸反應(yīng)有CO2氣體放出，與Ca（OH）2、Ba（OH）2反應(yīng)均有白色沉淀生成。而性質(zhì)的差異體現(xiàn)在多方面，包括水溶液的堿性強(qiáng)弱、熱穩(wěn)定性、與NaOH和CO2的反應(yīng)以及與酸反應(yīng)過程的能量變化等。在進(jìn)行探究時(shí)需要結(jié)合相應(yīng)的反應(yīng)，采用對(duì)比分析的方式進(jìn)行。

例2：校興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)過程的能量變化。設(shè)計(jì)如下兩步操作流程：（1）向試劑1中加入試劑;（2）然后進(jìn)行攪拌、測(cè)溫試劑;試劑2靜置一段時(shí)間后再次測(cè)溫;（3）再加入試劑3，進(jìn)行攪拌、測(cè)溫，并記錄數(shù)據(jù)。從而得到了下表所示的數(shù)據(jù)：

分析下列選項(xiàng)的說(shuō)法，其中錯(cuò)誤的是（ ）。

A.Na2CO3溶于水的過程中放出了熱量

B.NaHCO3溶于水的過程中吸收了熱量

C.在其他條件一致的情況下，NaHCO3溶液與鹽酸混合的過程所放出的熱量更多

D.該實(shí)驗(yàn)中，如果同一列試劑的溫度以及取用的量不同，則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，導(dǎo)致結(jié)論可信度降低

解析：本題目主要通過對(duì)比來(lái)探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化，因此分析時(shí)也需要對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)來(lái)作出判斷。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，碳酸鈉溶解后的溫度比開始時(shí)要高，因此其溶于水的過程放出了熱量，A選項(xiàng)正確;而碳酸氫鈉溶解后的溫度比開始時(shí)要低，顯然溶于水的過程吸收了熱量。B選項(xiàng)正確;對(duì)比表中數(shù)據(jù)，分析可知如果其他條件相一致，顯然碳酸鈉溶液與鹽酸混合過程中放出的熱量更多。C選項(xiàng)錯(cuò)誤;上述實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法，即在其他條件相同的情況下探究某一條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)需要確保同一列中試劑的溫度、取用量相同，否則就失去了可比性，所得結(jié)論的可信度也會(huì)降低。選項(xiàng)D正確。綜上可知，錯(cuò)誤的選項(xiàng)為C。

總之，碳酸鈉作為初中化學(xué)重要的鹽，其性質(zhì)具有一定的特殊性。學(xué)習(xí)時(shí)需要關(guān)注其水溶液的堿性，通過性質(zhì)對(duì)比來(lái)區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉，同時(shí)掌握碳酸根離子的鑒別方法，靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)加以探究。上述從幾個(gè)方面對(duì)碳酸鈉進(jìn)行了性質(zhì)探究，其中涉及了關(guān)聯(lián)知識(shí)和研究方法，對(duì)于后續(xù)物質(zhì)探究具有一定的參考價(jià)值。在實(shí)際教學(xué)中需要兼顧學(xué)生的知識(shí)強(qiáng)化和能力提升，重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)。