比較Na2CO3與NaHCO3熱穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

胡凡+文豐玉

摘要：通過“雙試管+氣球+紫色石蕊溶液”的一體化對比實(shí)驗(yàn)，即快速又明顯地觀察到了氣球膨脹和溶液顏色的變化情況，從而能直觀地比較出Na2CO3與NaHCO3的熱穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的可視化。

關(guān)鍵詞：Na2CO3與NaHCO3；熱穩(wěn)定性；一體化；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

Abstract： through the ＼"double tube + + balloon purple litmus solution＼" the integration of comparative experiments， namely fast and clearly observed the changes of the balloon inflation and solution， which can directly compare the Na2CO3 and thermal stability of NaHCO3， realized the visualization experiment.

Keywords： Na2CO3 and NaHCO3； Thermal stability. Integration； The experiment to improve

項(xiàng)目資助：四川省2013～2016年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目“高師學(xué)生教學(xué)技能提升的‘三元一體教學(xué)模式研究與實(shí)踐”（編號：2013/781/374）的階段性成果

G633.8

Na2CO3與NaHCO3的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)是作為鈉的重要化合物的化學(xué)性質(zhì)之一引出。同時(shí)也是高中化學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)之一。此實(shí)驗(yàn)位于人教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)（必修1）》第三章第二節(jié)[1]，人教版教科書中分別使用Na2CO3粉末、NaHCO3粉末依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究其熱穩(wěn)定性，但是實(shí)驗(yàn)比較耗時(shí)，可比性也比較差，也會因產(chǎn)生CO2的量的多少對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象造成一定干擾，不利于進(jìn)行課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示。此實(shí)驗(yàn)位于蘇教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)（必修1）》專題2第二單元，位于魯科版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)（必修1）》第三章第一節(jié)。蘇教版教科書并未對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行細(xì)致描述，而是直接給出了NaHCO3受熱分解得到Na2CO3的化學(xué)方程式[2]；魯科版教科書并未給出實(shí)驗(yàn)方案，而是讓學(xué)生進(jìn)行活動探究，經(jīng)過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。由此可知教科書對Na2CO3與NaHCO3的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)并沒有完整、可行、可比性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案。因此，筆者對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)。

一、實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

1.實(shí)驗(yàn)藥品

Na2CO3（AR）、NaHCO3（AR）、無水CuSO4（AR）、紫色石蕊溶液。

2.實(shí)驗(yàn)儀器

具支試管一只、試管三只、玻璃導(dǎo)管及橡膠管若干、棉花一團(tuán)、氣球兩個(gè)、止水夾兩個(gè)、鐵架臺、酒精燈、 木楔。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

三、實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象

1.如圖所示，在具支試管底部加入2 g Na2CO3粉末，在小試管底部加入2 g NaHCO3粉末，分別在兩支試管口處各塞一團(tuán)附有無水CuSO4粉末的棉花[3]，按上述裝置圖組裝儀器，并且同時(shí)關(guān)閉止水夾a、b。

2.點(diǎn)燃酒精燈，先對試管底部進(jìn)行預(yù)熱，然后再均勻加熱。

3.觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？梢园l(fā)現(xiàn)與具支試管相連接的氣球迅速鼓起但不膨脹，試管口處棉花并無明顯變化；而與小試管相連接的氣球慢慢鼓起并不斷在膨脹，且試管口處棉花逐漸變成藍(lán)色。

4.酒精燈加熱1 min之后，同時(shí)打開止水夾a、b，觀察到插入1號試管內(nèi)的導(dǎo)管口只在剛開始的2 s內(nèi)產(chǎn)生氣泡，但1號試管內(nèi)的紫色石蕊溶液并無明顯變化；而插入2號試管內(nèi)的導(dǎo)管口處不斷產(chǎn)生氣泡，且 2號試管內(nèi)的紫色石蕊溶液變紅。

5.結(jié)束實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)該先撤出導(dǎo)管，然后再熄滅酒精燈。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由1號試管內(nèi)的紫色石蕊溶液無明顯變化可以知道連接1號試管的氣球所收集的是具支試管內(nèi)受熱膨脹的空氣，試管口處棉花無明顯變化可以說明無H2O生成；由2號試管內(nèi)的紫色石蕊溶液變紅可以知道連接2號試管的氣球所收集的氣體以CO2為主，試管口處棉花逐漸變成藍(lán)色說明反應(yīng)有H2O生成。

實(shí)驗(yàn)表明，在酒精燈加熱的條件下，Na2CO3 不能分解，而NaHCO3則能分解并產(chǎn)生CO2和H2O[4]。

綜上所述，Na2CO3 熱穩(wěn)定性較好，而NaHCO3熱穩(wěn)定性差。

2.實(shí)驗(yàn)討論

（1）在一體化實(shí)驗(yàn)中，合理控制單一變量，采用對比實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象更加直觀。

（2）實(shí)驗(yàn)中使用同一熱源，不僅節(jié)省能源而且節(jié)約了教學(xué)中探究實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間[3]。

（3）實(shí)驗(yàn)中用氣球收集氣體，使可視化程度更高且趣味性增強(qiáng)。

（4）本實(shí)驗(yàn)中用紫色石蕊溶液代替澄清石灰水，產(chǎn)生的CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3電離出的H+使紫色石蕊溶液變紅色[5]，且顏色不再隨H2CO3量的增加而發(fā)生改變，現(xiàn)象更易觀察。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：姓名：胡凡 性別：女 出生日期：1992.02.01 籍貫：陜西省西安市 學(xué)歷：在讀碩士 民族：漢 單位：四川省西華師范大學(xué) 研究方向：學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）