比較蘇打與小蘇打熱穩(wěn)定性的四種實驗創(chuàng)新方案

江蘇省徐州市西苑中學(xué)(221000) 李德前 張 羿

江蘇省徐州市瀟湘路學(xué)校(221000) 魏 海

現(xiàn)行各種版本的普通高中化學(xué)教科書中比較蘇打與小蘇打的熱穩(wěn)定性實驗都采用了如圖1所示的裝置[1]，通過在相同條件下采用相同的實驗裝置，先后進(jìn)行兩次實驗。這樣設(shè)計，操作不夠簡便，尤其是實驗的對比性不強。

圖1 教科書上比較蘇打與小蘇打熱穩(wěn)定性的實驗裝置

有些化學(xué)教學(xué)文獻(xiàn)中比較蘇打與小蘇打的熱穩(wěn)定性采用如圖2所示的“套管實驗”裝置[2]，通過在不同條件下采用相同的實驗裝置同時完成實驗。雖然該實驗的對比性很強，但是實驗裝置太復(fù)雜，實際操作起來很麻煩。

圖2 文獻(xiàn)中比較蘇打與小蘇打熱穩(wěn)定性的套管實驗裝置

我們按照更換實驗裝置、縮減實驗儀器、簡化實驗操作的改進(jìn)思路[3]，對該實驗進(jìn)一步優(yōu)化，設(shè)計出4種新的實驗裝置，將其應(yīng)用于中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中取得了顯著的教學(xué)效果。

1 借助小試管比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

1.1 實驗用品

15 mm×150 mm的硬質(zhì)小試管，藥匙，鑷子，雙面膠，塑料扎帶，酒精燈，鐵架臺等；蘇打，小蘇打，干燥的藍(lán)色石蕊試紙等。

1.2 實驗裝置

新設(shè)計的實驗裝置如圖3所示。

圖3 借助并列放置的2支小試管比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

1.3 實驗步驟

(1)取2支15 mm×150 mm的硬質(zhì)小試管，借助藥匙，向2支小試管里分別加入少許等質(zhì)量的蘇打和小蘇打。

(2)取2張干燥的藍(lán)色石蕊試紙，在其背面分別粘上少許雙面膠，借助鑷子將2張石蕊試紙分別粘貼在試管中部的內(nèi)壁上。

(3)將2支小試管并列在一起，用塑料扎帶捆緊，然后按圖3所示連好整個實驗裝置。

(4)點燃酒精燈，同時給2支小試管加熱；很快觀察到，盛有小蘇打的試管內(nèi)的白色粉末明顯減少，干燥的藍(lán)色石蕊試紙部分變紅，而且試管內(nèi)壁出現(xiàn)明顯的小水珠；盛有蘇打的小試管內(nèi)，則沒有出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象。上述實驗現(xiàn)象足以說明，小蘇打不穩(wěn)定、受熱易分解(分解產(chǎn)物有水、二氧化碳?xì)怏w)；蘇打很穩(wěn)定、受熱不易分解。

(5)實驗結(jié)束，整理實驗用品。

2 借助直角玻璃管比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

2.1 實驗用品

10 mm×180 mm×180 mm石英材質(zhì)的直角玻璃管，藥匙，膠帽(取自膠頭滴管)，酒精燈，鐵架臺等；蘇打，小蘇打，澄清石灰水等。

2.2 實驗裝置

新設(shè)計的實驗裝置如圖4所示[4]。

圖4 借助直角玻璃管比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

2.3 實驗步驟

(1)取1根10 mm×180 mm×180 mm石英材質(zhì)的直角玻璃管，借助藥匙，在其水平支管的中部放入少許蘇打，在靠近水平支管口處放入等質(zhì)量的小蘇打。

(2)取1個小燒杯，在其中注入不超過其容積1/4的澄清石灰水。

(3)按圖4所示，連好整個實驗裝置；再輕輕擠壓膠帽，若澄清石灰水中冒氣泡則說明裝置不漏氣。

(4)點燃酒精燈，先加熱蘇打2 min左右，觀察到澄清石灰水沒有明顯變化；再加熱小蘇打2 min左右，觀察到白色粉末明顯減少，澄清石灰水變渾濁，玻璃管內(nèi)壁附著大量的小水珠。上述實驗現(xiàn)象充分說明，小蘇打不穩(wěn)定、受熱易分解(分解產(chǎn)物有水、二氧化碳?xì)怏w)；蘇打的熱穩(wěn)定性強、受熱不易分解。

(5)實驗結(jié)束，整理實驗用品。

3 借助玻璃三通管比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

3.1 實驗用品

10 mm×90 mm×180 mm石英材質(zhì)的三通管，小燒杯，藥匙，膠帽(取自膠頭滴管)，酒精燈，鐵架臺等；蘇打，小蘇打，澄清石灰水等。

3.2 實驗裝置

新設(shè)計的實驗裝置如圖5所示。

圖5 借助玻璃三通管比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

3.3 實驗步驟

(1)取1支10 mm×90 mm×180 mm石英材質(zhì)的三通管，借助藥匙，在其水平支管的左端口加入少許蘇打，在其水平支管的右端口加入等質(zhì)量的小蘇打。

(2)取1個小燒杯，在其中注入不超過其容積1/4的澄清石灰水。

(3)按圖5所示，連好整個實驗裝置；再輕輕擠壓任一膠帽，如果澄清石灰水中冒氣泡就說明裝置不漏氣。

(4)點燃酒精燈，先加熱蘇打2 min左右，觀察到澄清石灰水沒有明顯變化；再加熱小蘇打2 min左右，觀察到白色粉末明顯減少，澄清石灰水變渾濁，玻璃管內(nèi)壁出現(xiàn)大量的小水珠。上述實驗現(xiàn)象充分說明，小蘇打不穩(wěn)定、受熱易分解(分解產(chǎn)物有水、二氧化碳?xì)怏w)；蘇打很穩(wěn)定、受熱不易分解。

(5)實驗結(jié)束，整理實驗用品。

4 借助簡易天平比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

4.1 實驗用品

15 mm×150 mm的硬質(zhì)小試管，長約250 mm粗細(xì)均勻的細(xì)木棍，尼龍線，藥匙，鑷子，雙面膠，酒精燈等；蘇打，小蘇打，干燥的藍(lán)色石蕊試紙等。

4.2 實驗裝置

新設(shè)計的實驗裝置如圖6所示[5]。

圖6 借助簡易天平比較蘇打、小蘇打的熱穩(wěn)定性

4.3 實驗步驟

(1)找一根長約250 mm、粗細(xì)均勻的細(xì)木棍，借助直尺找出木棍的中心點；然后將一段尼龍線系在細(xì)木棍的中心點上，再將細(xì)木棍懸掛在墻壁或鐵架臺上(這就做成了一個簡易天平)。

(2)取2支15 mm×150 mm的硬質(zhì)小試管，借助藥匙，向2支小試管里分別加入少許等質(zhì)量的蘇打和小蘇打。

(3)取2張干燥的藍(lán)色石蕊試紙，在其背面分別粘上少許雙面膠，借助鑷子將2張石蕊試紙分別粘貼在試管中部的內(nèi)壁上。

(4)按圖6所示，借助尼龍線將2支小試管懸掛在簡易天平的兩端，并注意調(diào)節(jié)簡易天平處于平衡狀態(tài)。

(5)點燃酒精燈，先加熱蘇打2 min左右，發(fā)現(xiàn)簡易天平仍然保持平衡狀態(tài)，小試管內(nèi)也沒有明顯的變化；再加熱小蘇打2min左右，很快觀察到，簡易天平逐漸失去平衡(右端上升、左端下降)，而且試管內(nèi)的白色粉末明顯減少，干燥的藍(lán)色石蕊試紙部分變紅，試管內(nèi)壁出現(xiàn)大量的小水珠。上述實驗現(xiàn)象足以說明，小蘇打不穩(wěn)定、受熱易分解(分解產(chǎn)物有水、二氧化碳?xì)怏w)；蘇打很穩(wěn)定、受熱不易分解。

(6)實驗結(jié)束，整理實驗用品。

綜上所述4種實驗改進(jìn)方案，裝置簡潔、操作簡單、現(xiàn)象明顯、結(jié)論可靠，可以很好地說明相同條件下小蘇打不穩(wěn)定、蘇打很穩(wěn)定。利用上述改進(jìn)裝置開展實驗教學(xué)，可以提高學(xué)生的探究能力、增強實驗教學(xué)的有效性。