Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应实验比较的改进

2015-11-25贾同全

中国现代教育装备 2015年16期

文贾同全

文贾同全

Na2CO3和NaHCO3与盐酸的反应实验在旧人教版教材中是通过产生CO2气体的快慢与多少进行比较的。［1］而在现行各版本教材（新鲁科版、新苏教版、新人教版）中，该实验操作都是放在了“活动·探究”中，让学生交流完成，并未给出具体的实验比较方案。

旧人教版中的实验方案（如图1所示）是将气球中各装有0.3 g Na2CO3和NaHCO3粉末一起倾倒入3 mL稀盐酸中进行比较的。该操作中未指明所用盐酸的浓度，无法判断反应的定量关系；并且在倾倒粉末过程中气球的内壁会黏附有一定量的固态粉末，存在误差；从定量角度分析，等质量的Na2CO3和NaHCO3粉末相比较，NaHCO3的物质的量大于Na2CO3，在盐酸足量条件下NaHCO3产生的CO2多是必然的，无法体现二者与盐酸反应的实质。［2］

图1 旧人教版中的实验方案

利用碱式滴定管制作的密闭液体与液体反应装置，能够很清晰的体现反应的实质，让学生有直观的感受，而且试剂微量，绿色环保，引发思考，体现定量差别的关系，达到知识与技能培养的双提高。

一、实验改进思路

将固态粉末改为稀溶液：固态粉末与盐酸反应的过程包括了Na2CO3和NaHCO3在溶液中的溶解过程、电离过程、离子的扩散过程。因此，固态粉末产生CO2的快慢并不能真正体现反应的快慢。若采用等浓度的二者的稀溶液与盐酸反应就能避免上述不足。

改变试剂的加入顺序与用量：用注射器通过竖直玻璃管逆重力作用定量向等物质的量的碳酸钠、碳酸氢钠稀溶液中逐渐加入稀盐酸，能够使溶液反应充分，发生反应CO32-+H+= HCO3-和HCO3-+H+= CO2↑+ H2O，真正反映出反应的定量差别。

建立体积可变直观的密闭系统：利用密闭系统中同型号气球的膨胀变化，来体现系统内气体体积的变化，给人以更加直观的感受。

二、实验用品

铁架台、滴定管夹、25 mL碱式滴定管2支、硬质细塑料导管、橡胶管、橡胶塞、50 mL烧杯（3个）、洗耳球、0.1 mol·L-1NaHCO3溶液、0.1 mol·L-1Na2CO3溶液、0.1 mol·L-1的稀盐酸、5 mL注射器2个、气球（2个）。

三、实验装置

取一支25 mL碱式滴定管（最小分度：0.1 ml；直径：10 mm；全长约：700 mm），去掉胶管以下部分。再用带有长塑料细导管（可用废弃的儿童吸奶管）的橡胶塞塞紧管口（若0刻度以上过长可用玻璃刀环割处理），并使胶塞下缘与0刻度液面相平，且保持深入滴定管内部的塑料细导管长度大于100 mm，这样反应装置就组装完毕（如图2所示）。用同样的方法再制作一套同样的装置以用作反应对照。

图2 反应的实验装置

四、实验方法

1.向装置中加入反应液

检查装置的气密性后，将外置塑料细导管伸入装有约10 mL的0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中，用洗耳球将约5 mL的溶液吸入碱式滴定管中，液体的量可根据碱式滴定管的刻度控制（如图3所示）。

图3 向滴定管中加液体

由于加入液体的高度低于内置塑料管的高度，所以移开洗耳球后液体不会流出来。再用膨胀容积约为200 mL的气球套装滴定管密封。用同样的方法再向另一套装置中加入约5 mL的0.1 mol·L-1Na2CO3溶液，套装同规格的气球建立密闭装置。并同时固定在铁架台的滴定管夹上，这样Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应实验比较的装置就组装完毕（如图4所示）。

图4 比较实验的装置

2.反应操作对照

取2只15 mL医用注射器，分别吸入约10 mL的0.1 mol·L-1稀盐酸，并连在碱式滴定管下面的橡胶管上，保持气密性良好。先轻轻推动两注射器的活塞，使滴定管内的细塑料管内充满稀盐酸，再继续缓缓推动活塞沿细塑料管外壁向两滴定管内加入稀盐酸，使进入两滴定管内的稀盐酸约5 mL。此时装有0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的滴定管中会产生大量气体直至滴定管上面的气球冲起，发生反应HCO3-+H+= CO2↑+ H2O；而装0.1 mol· L-1Na2CO3溶液的滴定管中则无明显现象变化，只发生CO32-+H+= HCO3-1。继续用注射器向装有Na2CO3溶液的滴定管中加入稀盐酸约2 mL，滴定管中会也会产生大量气体直至滴定管上面的气球冲起（如图5所示）是因为发生了反应HCO3-+H+= CO2↑+ H2O。