碳酸鈉、碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

王榮明

摘要： 人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)中第56頁，只是簡單的說明了碳酸鈉、碳酸氫鈉能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要學(xué)生自己探究反應(yīng)的本質(zhì)，并且歷年高考中對(duì)這部分知識(shí)是“理解”， 要求較高，此類考題出現(xiàn)的頻率也很高。我們?cè)诮虒W(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容理解并應(yīng)用比較困難，針對(duì)這種上課被動(dòng)接受而無法解題的現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)的本質(zhì)，并在上課過程中加以應(yīng)用，取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：碳酸鈉 ?碳酸氫鈉 ?稀鹽酸 ?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

一、問題的提出

碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與稀鹽酸反應(yīng)時(shí)，碳酸氫鈉與稀鹽酸的反應(yīng)一步到位，而碳酸鈉與稀鹽酸的反應(yīng)則是分步進(jìn)行的。人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)中第56頁，只是簡單的說明了碳酸鈉、碳酸氫鈉能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，并未對(duì)反應(yīng)的本質(zhì)進(jìn)行探究?，F(xiàn)有的教學(xué)設(shè)計(jì)中多把碳酸鈉和碳酸氫鈉與稀鹽酸的反應(yīng)設(shè)計(jì)成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或教師演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。無論采用哪種教學(xué)設(shè)計(jì)，“氣球法”仍然是設(shè)計(jì)中的主要方法[1-2]（圖1）。筆者通過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此設(shè)計(jì)中存在以下不足：一是氣球簡單套在試管口，氣密性差，氣球脹大的同時(shí)容易脫落;二是將碳酸鈉、碳酸氫鈉倒進(jìn)試管的過程中，部分粉末粘附在氣球里、試管壁上，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不好甚至失敗。針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)存在的不足，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置簡單、操作方便、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)成功率高的實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)原理

碳酸鈉與稀鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的（Na2CO3 + HCl == NaHCO3 + NaCl; ?NaHCO3 + HCl == NaCl + CO2↑+ H2O）;而碳酸氫鈉與稀鹽酸的反應(yīng)一步到位（NaHCO3 + HCl == NaCl + CO2↑+ H2O）。在相同的條件下，碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2的速率比碳酸鈉要快。

2.實(shí)驗(yàn)器材及裝置圖

具支試管，半截試管，乳膠管，止水夾， 氣球，橡皮筋，濾紙;碳酸鈉固體，碳酸氫鈉固體，0.5 mol/L HCl（aq），澄清石灰水。

3.實(shí)驗(yàn)操作步驟及現(xiàn)象

首先，分別在兩支具支試管內(nèi)裝入 15 毫升 0.5mol╱L 的鹽酸，用濾紙分別包好碳酸鈉和碳酸氫鈉，并把濾紙包放進(jìn)氣球里;將氣球套在試管口上并用橡膠圈扎緊。其次，在具支試管的支管處緊緊套上乳膠管，并用止水夾夾緊乳膠管的出口;取半截試管用澄清石灰水潤濕內(nèi)壁待用。再次，將氣球內(nèi)的濾紙包倒入具支試管里，觀察比較氣球脹大的速度，以及反應(yīng)停止后氣球的大小。最后，將半截試管套住乳膠管，乳膠管口離半截試管的底端 1 厘米左右，用棉花塞住試管口，慢慢松開止水夾，注意控制出氣速度，可觀察到氣球慢慢干癟，試管變模糊即澄清石灰水變渾濁。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過以上實(shí)驗(yàn)，使大多數(shù)學(xué)生都能理解碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)的本質(zhì)，并能在此類題目中加以應(yīng)用。當(dāng)把不足的鹽酸加到碳酸鈉溶液中，首先生成碳酸氫鈉而沒有產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，隨著鹽酸的繼續(xù)加入，碳酸氫鈉才反應(yīng)產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w，即Na2CO3+HCl= NaHCO3+NaCl， NaHCO3+HCl= NaCl+H2O+CO2↑，并且等物質(zhì)的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉分別與足量的鹽酸反應(yīng)時(shí)所得二氧化碳?xì)怏w的量相等。

三.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既形象又直觀，實(shí)驗(yàn)材料容易得到，實(shí)驗(yàn)裝置簡單、儀器和藥品的用量少、操作簡單方便，用濾紙包住藥品，避免藥品少量粘附在氣球內(nèi)和試管內(nèi)壁上而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，且氣泡溢出的速度快慢明顯。鹽酸的濃度控制在 0.5 mol╱L 左右時(shí)反應(yīng)現(xiàn)象最佳，反應(yīng)的劇烈程度比較好區(qū)分。整個(gè)裝置氣密性好，充氣后氣球的大小明顯，同時(shí)，檢驗(yàn)了反應(yīng)后的生成物二氧化碳?xì)怏w。

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)效果評(píng)價(jià)

碳酸鈉、碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既可形象直觀地比較反應(yīng)速率的快慢，也可深層次地探究反應(yīng)的本質(zhì)，充分體現(xiàn)了化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。在實(shí)驗(yàn)中求真知，把學(xué)生平時(shí)解題中的實(shí)際情況與實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，針對(duì)性很強(qiáng)。通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感知反應(yīng)的本質(zhì)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，不斷調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，從而達(dá)到自主學(xué)習(xí)的目的。即便以后考試中遇到類似的題目，學(xué)生也就能迎刃而解了。