Na2CO3和NaHCO3與鹽酸反應(yīng)實驗比較的改進(jìn)

文 賈同全

Na2CO3和NaHCO3與鹽酸反應(yīng)實驗比較的改進(jìn)

文 賈同全

Na2CO3和NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)實驗在舊人教版教材中是通過產(chǎn)生CO2氣體的快慢與多少進(jìn)行比較的。［1］而在現(xiàn)行各版本教材（新魯科版、新蘇教版、新人教版）中，該實驗操作都是放在了“活動·探究”中，讓學(xué)生交流完成，并未給出具體的實驗比較方案。

舊人教版中的實驗方案（如圖1所示）是將氣球中各裝有0.3 g Na2CO3和NaHCO3粉末一起傾倒入3 mL稀鹽酸中進(jìn)行比較的。該操作中未指明所用鹽酸的濃度，無法判斷反應(yīng)的定量關(guān)系；并且在傾倒粉末過程中氣球的內(nèi)壁會黏附有一定量的固態(tài)粉末，存在誤差；從定量角度分析，等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3粉末相比較，NaHCO3的物質(zhì)的量大于Na2CO3，在鹽酸足量條件下NaHCO3產(chǎn)生的CO2多是必然的，無法體現(xiàn)二者與鹽酸反應(yīng)的實質(zhì)。［2］

圖1 舊人教版中的實驗方案

利用堿式滴定管制作的密閉液體與液體反應(yīng)裝置，能夠很清晰的體現(xiàn)反應(yīng)的實質(zhì)，讓學(xué)生有直觀的感受，而且試劑微量，綠色環(huán)保，引發(fā)思考，體現(xiàn)定量差別的關(guān)系，達(dá)到知識與技能培養(yǎng)的雙提高。

一、實驗改進(jìn)思路

將固態(tài)粉末改為稀溶液：固態(tài)粉末與鹽酸反應(yīng)的過程包括了Na2CO3和NaHCO3在溶液中的溶解過程、電離過程、離子的擴(kuò)散過程。因此，固態(tài)粉末產(chǎn)生CO2的快慢并不能真正體現(xiàn)反應(yīng)的快慢。若采用等濃度的二者的稀溶液與鹽酸反應(yīng)就能避免上述不足。

改變試劑的加入順序與用量：用注射器通過豎直玻璃管逆重力作用定量向等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉稀溶液中逐漸加入稀鹽酸，能夠使溶液反應(yīng)充分，發(fā)生反應(yīng)CO32-+H+= HCO3-和HCO3-+H+= CO2↑+ H2O，真正反映出反應(yīng)的定量差別。

建立體積可變直觀的密閉系統(tǒng)：利用密閉系統(tǒng)中同型號氣球的膨脹變化，來體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)氣體體積的變化，給人以更加直觀的感受。

二、實驗用品

鐵架臺、滴定管夾、25 mL堿式滴定管2支、硬質(zhì)細(xì)塑料導(dǎo)管、橡膠管、橡膠塞、50 mL燒杯（3個）、洗耳球、0.1 mol·L-1NaHCO3溶液、0.1 mol·L-1Na2CO3溶液、0.1 mol·L-1的稀鹽酸、5 mL注射器2個、氣球（2個）。

三、實驗裝置

取一支25 mL堿式滴定管（最小分度：0.1 ml；直徑：10 mm；全長約：700 mm），去掉膠管以下部分。再用帶有長塑料細(xì)導(dǎo)管（可用廢棄的兒童吸奶管）的橡膠塞塞緊管口（若0刻度以上過長可用玻璃刀環(huán)割處理），并使膠塞下緣與0刻度液面相平，且保持深入滴定管內(nèi)部的塑料細(xì)導(dǎo)管長度大于100 mm，這樣反應(yīng)裝置就組裝完畢（如圖2所示）。用同樣的方法再制作一套同樣的裝置以用作反應(yīng)對照。

圖2 反應(yīng)的實驗裝置

四、實驗方法

1.向裝置中加入反應(yīng)液

檢查裝置的氣密性后，將外置塑料細(xì)導(dǎo)管伸入裝有約10 mL的0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中，用洗耳球?qū)⒓s5 mL的溶液吸入堿式滴定管中，液體的量可根據(jù)堿式滴定管的刻度控制（如圖3所示）。

圖3 向滴定管中加液體

由于加入液體的高度低于內(nèi)置塑料管的高度，所以移開洗耳球后液體不會流出來。再用膨脹容積約為200 mL的氣球套裝滴定管密封。用同樣的方法再向另一套裝置中加入約5 mL的0.1 mol·L-1Na2CO3溶液，套裝同規(guī)格的氣球建立密閉裝置。并同時固定在鐵架臺的滴定管夾上，這樣Na2CO3和NaHCO3與鹽酸反應(yīng)實驗比較的裝置就組裝完畢（如圖4所示）。

圖4 比較實驗的裝置

2.反應(yīng)操作對照

取2只15 mL醫(yī)用注射器，分別吸入約10 mL的0.1 mol·L-1稀鹽酸，并連在堿式滴定管下面的橡膠管上，保持氣密性良好。先輕輕推動兩注射器的活塞，使滴定管內(nèi)的細(xì)塑料管內(nèi)充滿稀鹽酸，再繼續(xù)緩緩?fù)苿踊钊丶?xì)塑料管外壁向兩滴定管內(nèi)加入稀鹽酸，使進(jìn)入兩滴定管內(nèi)的稀鹽酸約5 mL。此時裝有0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的滴定管中會產(chǎn)生大量氣體直至滴定管上面的氣球沖起，發(fā)生反應(yīng)HCO3-+H+= CO2↑+ H2O；而裝0.1 mol· L-1Na2CO3溶液的滴定管中則無明顯現(xiàn)象變化，只發(fā)生CO32-+H+= HCO3-1。繼續(xù)用注射器向裝有Na2CO3溶液的滴定管中加入稀鹽酸約2 mL，滴定管中會也會產(chǎn)生大量氣體直至滴定管上面的氣球沖起（如圖5所示）是因為發(fā)生了反應(yīng)HCO3-+H+= CO2↑+ H2O。

圖5 實驗現(xiàn)象圖示

五、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

1.試劑微量化

兩個實驗分別采用5 mL的0.1 mol·L-1稀鹽酸與5 mL的0.1 mol·L-1NaHCO3溶液反應(yīng)、10 mL的0.1 mol·L-1的稀鹽酸與5 mL的0.1 mol·L-1Na2CO3溶液反應(yīng)，產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量約0.000 5 mol，合標(biāo)準(zhǔn)狀況約為112 mL。

2.巧用硬質(zhì)細(xì)塑料管

該實驗中插入堿式滴定管中的硬質(zhì)細(xì)塑料管在加入NaHCO3溶液和Na2CO3溶液時起了密封液體的作用；而在加入稀鹽酸時采用逆重力作用加入，既有利于加入液體量的控制，又有利于液體間反應(yīng)的充分，真是一舉兩得。

3.綠色環(huán)保、一管多用

整個實驗過程中，采用液體與液體反應(yīng)，沒有氣體的外溢。其他污染性的氣體可同樣利用該裝置密閉的特點(diǎn)觀察顏色和狀態(tài)，如在滴定管中加入高錳酸鉀粉末，再用注射器通過細(xì)塑料管加入濃鹽酸，就可以制得Cl2了。尾氣的吸收又可以通過細(xì)塑料管加入液體吸收劑來處理，體現(xiàn)綠色環(huán)保精神。

4.實驗一體化

該實驗將兩個定量實驗有機(jī)地結(jié)合在一起，并能通過實驗對照讓學(xué)生產(chǎn)生直觀影像，進(jìn)而理解反應(yīng)的實質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生實驗定量化的意識。

［1］ 武永興，胡美玲.全日制普通高級中學(xué)教科書（必修）化學(xué)第一冊［M］.北京：人民教育出版社，1997：32-33.

［2］ 吳丹，馬宏.對碳酸鈉和碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)實驗的商榷［J］.化學(xué)教育，2007，（11）：54.

作者信息

賈同全，本科，中教一級。肥城市第一高級中學(xué)，271600