證明稀鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究

張莉

摘要：酸堿中和反應(yīng)是無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中的常見(jiàn)的一類(lèi)復(fù)分解反應(yīng)，其中鹽酸與氫氧化鈉最具有代表性，但是兩者反應(yīng)沒(méi)有明顯的現(xiàn)象出現(xiàn)，本文通過(guò)與同學(xué)們的共同設(shè)計(jì)與探究，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩者的反應(yīng)，最終取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵字：PH值、酸堿指示劑、溫度

· 【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.8

化學(xué)課程改革以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，積極倡導(dǎo)讓學(xué)生親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)就屬于科學(xué)探究的一種重要方式和途徑，學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法，具備一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，是進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)的基礎(chǔ)和保證。

酸堿反應(yīng)是無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中比較常見(jiàn)的一類(lèi)復(fù)分解反應(yīng)，其中鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)最具有代表性。但是它們之間的反應(yīng)和一般的化學(xué)反應(yīng)不同，沒(méi)有明顯的現(xiàn)象。那如何才能確定兩者之間發(fā)生了反應(yīng)，是教學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

一、實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程

1、教師指導(dǎo)

稀鹽酸、氫氧化鈉以及兩者反應(yīng)后的產(chǎn)物都是無(wú)色物質(zhì)，所以即使兩者已經(jīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)了，也沒(méi)有明顯的試驗(yàn)現(xiàn)象體現(xiàn)出來(lái)。那么，我們可以采取酸堿指示劑的方法證明兩者發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，比如使用無(wú)色的酚酞指示劑。因?yàn)闊o(wú)色的酚酞試劑遇到堿性溶液會(huì)變紅色，所以先在參加反應(yīng)的無(wú)色氫氧化鈉溶液中滴入幾滴酚酞試劑，此時(shí)溶液變紅色。然后在上述紅色溶液中逐滴滴加稀鹽酸，會(huì)觀(guān)察到原來(lái)的紅色的液體逐漸褪色直至無(wú)色（既然溶液已經(jīng)沒(méi)有顏色，證明其不再呈現(xiàn)堿性，說(shuō)明溶液中不再含有氫氧化鈉了，繼而說(shuō)明鹽酸與氫氧化鈉的確發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)！）當(dāng)紅色突然變成無(wú)色是說(shuō)明稀鹽酸和氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，繼續(xù)滴加鹽酸的話(huà)，鹽酸過(guò)量，溶液呈酸性。

采用酸堿滴定法進(jìn)行試驗(yàn)，取一定量的氫氧化鈉加入幾滴酚酞，見(jiàn)溶液變紅，然后慢慢的滴加稀鹽酸，見(jiàn)溶液從紅色變?yōu)闊o(wú)色，即證明氫氧化鈉跟稀鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)。酸堿指示劑除了酚酞以外，我們也可以采用用石蕊指示劑等。

2、實(shí)驗(yàn)小組開(kāi)始實(shí)驗(yàn)

筆者所在學(xué)校1405班的同學(xué)為證明NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)，從不同角度設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)方案一（第一小組制定）：測(cè)PH值

在進(jìn)行氫氧化鈉與鹽酸兩者的化學(xué)反應(yīng)前，先用PH試紙測(cè)定氫氧化鈉溶液的PH值，再進(jìn)行滴加鹽酸的試驗(yàn)操作，邊滴加鹽酸邊振蕩試管，保持混合液的均勻，同時(shí)測(cè)定混合溶液的pH，如果測(cè)得的pH逐漸變小且小于7，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

NaOH+HCl═NaCl+H2O

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意：

（1）用pH試紙測(cè)定溶液的pH值的正確操作是：用玻璃棒蘸取待測(cè)液，滴在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照，即可得溶液的pH值。

（2）解釋測(cè)得的pH值由大于7到逐漸變小到小于7的理由：沒(méi)有反應(yīng)時(shí)，堿液濃度最大PH值最大，隨著反應(yīng)進(jìn)行堿液越來(lái)少，氫氧根離子的濃度在變小，試驗(yàn)檢測(cè)的PH值在變小，直到溶液中鹽酸過(guò)量時(shí)，溶液呈酸性，此時(shí)溶液的pH小于7。

設(shè)計(jì)方案二（第二小組制定）：借助酸堿指示劑

先將酚酞試液滴加在氫氧化鈉溶液中，然后再加入稀鹽酸，在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀(guān)察溶液顏色變化（未加稀鹽酸前是紅色，隨著稀鹽酸的逐滴加入，紅色逐漸褪去直至消失），從而能證明稀鹽酸與氫氧化鈉溶液的確發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

同學(xué)們?cè)谙騈aOH溶液中滴加酚酞試劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊現(xiàn)象：在氫氧化鈉溶液中滴入酚酞試劑后，溶液變成了紅色，過(guò)了一會(huì)兒紅色就消失了.該小組對(duì)這種意外現(xiàn)象的原因作了如下猜想：

①可能是空氣中的氧氣與酚酞試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得溶液紅色消失；

②空氣中的二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，使得溶液紅色消失。氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O

在二組組長(zhǎng)帶領(lǐng)下，同學(xué)們呢為了為驗(yàn)證猜想①，做了如下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：

將配制好的氫氧化鈉溶液加熱后，滴加一些植物油，然后在冷卻后的溶液中滴入酚酞溶液.實(shí)驗(yàn)中“加熱”的目的是趕去氫氧化鈉溶液中的空氣，而“滴入植物油”目的是防止空氣再次進(jìn)入到氫氧化鈉液體當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣物質(zhì)無(wú)關(guān)。

在副組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，為了驗(yàn)證猜想②，同學(xué)們繼續(xù)進(jìn)行探究：取一定量的Na2CO3溶液，在其中滴入酚酞試劑，發(fā)現(xiàn)溶液不是想象的不變色，而是變?yōu)榧t色，由此同學(xué)們總結(jié)出以下兩點(diǎn)結(jié)論：①Na2CO3的水溶液呈堿性；②滴加酚酞試劑后，紅色消失與空氣中的二氧化碳無(wú)關(guān)。

向同學(xué)們布置作業(yè)，要求查閱資料得出出現(xiàn)這一現(xiàn)象的真實(shí)原因。經(jīng)過(guò)一個(gè)禮拜的查閱后，同學(xué)們得知：當(dāng)配置的氫氧化鈉溶液濃度很大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)上述意外現(xiàn)象。向同學(xué)們解釋出現(xiàn)此現(xiàn)象的真實(shí)原因：酚酞（Phenolphthalein）是一種弱有機(jī)酸，在pH<8.2的溶液里為無(wú)色的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)，當(dāng)PH>8.2為醌式結(jié)構(gòu)，酚酞的變色范圍是8.2～10.0，當(dāng)大于10.0后會(huì)因結(jié)構(gòu)破壞形成無(wú)色羧酸鹽。（酚酞的醌式或醌式酸鹽，在堿性介質(zhì)中很不穩(wěn)定，它會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)化成無(wú)色羧酸鹽式；遇到較濃的堿液，會(huì)立即轉(zhuǎn)變成無(wú)色的羧酸鹽式。所以，酚酞試劑滴入濃堿液時(shí)，酚酞開(kāi)始變紅，很快紅色退去變成無(wú)色）。

同學(xué)們?cè)俅螌?duì)所查到的資料進(jìn)行驗(yàn)證：向上述驗(yàn)證試驗(yàn)中所用的一樣濃度的氫氧化鈉溶液中滴幾滴酚酞試液，可觀(guān)察到溶液先變紅色，過(guò)一會(huì)紅色消失。再向溶液中加入水進(jìn)行稀釋?zhuān)^(guān)察現(xiàn)象：溶液又變成紅色。

實(shí)驗(yàn)方案三（第三小組制定）：測(cè)定反應(yīng)前后的溫度

方法：在氫氧化鈉溶液中不斷滴加稀鹽酸，測(cè)定滴加不同滴數(shù)后混合體系的溫度。

解釋?zhuān)河捎谒釅A中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行溫度逐漸升高。當(dāng)反應(yīng)溫度為最大值時(shí)，兩者恰好反應(yīng)。

二、 試驗(yàn)探究教學(xué)需要注意的問(wèn)題

（1）探究的選題要注意適度、能引起學(xué)生興趣和具有可操作性。第一，選擇的探究?jī)?nèi)容對(duì)于學(xué)生來(lái)講難度適宜，要求探究的內(nèi)容具有適度的不確定性，其變量的多少要以學(xué)生能夠掌握和控制為限度。第二，能夠引起學(xué)生興趣。隨著問(wèn)題的解決，學(xué)生的好奇心得到了滿(mǎn)足，也同時(shí)感受到了成就感，這些成為他進(jìn)一步探究的動(dòng)力所在。

（2）以學(xué)生為主體，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的高級(jí)合作者，是引導(dǎo)者、組織者、促進(jìn)者。探究教學(xué)在實(shí)質(zhì)上是一種模擬性的科學(xué)研究活動(dòng)。具體說(shuō)來(lái)它包括兩個(gè)相互聯(lián)系的方面：一是有一個(gè)以“學(xué)”為中心的探究學(xué)習(xí)環(huán)境。二是教師給學(xué)生提供必要的幫助和指導(dǎo)，使學(xué)生在探究中能明確方向。

在本次試驗(yàn)探究過(guò)程中，由于實(shí)驗(yàn)、討論是以小組形式進(jìn)行，可充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生參與的積極性，比傳統(tǒng)教學(xué)要求學(xué)生承擔(dān)更多的管理任務(wù)，使他們真正成為自主的思考者和學(xué)習(xí)者，從而取得了良好的教學(xué)效果。endprint