对《碳酸钠的性质与应用》中有关实验所引起的思考

郑文波

根据化学实验的现象导出实验结论，或根据化学原理与物质的性质预测实验现象并回答相关的问题，这是学习化学的基本要求，也是要答好实验题的必备能力。但在实际实验操作或实验题的分析与判断中，有很多常规处理的实验现象与理论分析不一定相同，这主要是忽略了局部的条件与某些干扰的因素，因此，要设计好实验程序，注重细微操作，培养学生思维的全面性。

在化学1碳酸钠的性质与应用中，活动与探究实验2，碳酸钠与盐酸的反应，书本实验设计是在一个广口瓶中加入碳酸钠溶液，上面塞一个双孔橡皮塞，一个孔中插胶头滴管，一个孔中插玻璃导管，胶头滴管中吸入浓盐酸，玻璃导管套一个气球。实验目的是为了什么呢？是为了说明碳酸钠溶液能与盐酸反应产生气体吗？如果是这样，实验可以改得很简单，只要往装有碳酸钠溶液的试管中倒入一定量的盐酸，就可以看到试管中产生大量的气泡。为什么要用气球，是为了让后面的学生看得清楚，气球胀大说明碳酸钠溶液能与盐酸反应产生气体吗？如果只是为了看气球胀大，广口瓶中放碳酸钠效果会更好。为什么要用浓盐酸，是为了单位体积的溶液中溶质多一些，还是为了浓盐酸的密度比稀盐酸的密度比大？为什么要用胶头滴管加入浓盐酸？在初中时，学生已学过大理石与稀盐酸反应会生成二氧化碳，那么这里碳酸钠溶液与盐酸的反应应该很好理解，为什么要设计怎么复杂的一个实验呢？

由于以上的疑问，以及对学生的了解。在做这个实验时，根据书中装置以及以上问题，我决定一滴一滴滴加浓盐酸，在滴加过程中，前排学生看到盐酸滴加到广口瓶底部，与碳酸钠溶液一接触马上产生气泡，气泡上升，逐渐变少。直到胶头滴管浓盐酸滴加完，气球没有明显的胀大。由于实验结果与预期的不一样，好多学生都产生了疑问。有学生指出来装置气密性不好。于是我把广口瓶中的溶液倒掉，换为碳酸钠固体，用同样的装置，同样的方法操作，当浓盐酸滴加完，看到气球明显胀大。也就是说装置气密性没问题。回到原来的实验，有气泡产生说明有气体生成，发生了如下反应：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑。气泡上升，逐渐变少，气球没有明显的胀大，说明气体没有逸出液面，即在上升过程中被溶液吸收了，发生了如下反应：Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3。把两个反应合并可得Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3。这样一来，一个实验解决三个反应方程式，且学生印象深刻。在这个实验中，如要看到我所描述的实验现象，必须用浓盐酸。这是由于本人范了错误得出的结论。利用相互滴加来确定两种物质的溶液，是在物质的鉴别或鉴定中经常用到的方法。平常习题中碳酸钠溶液与盐酸也用此方法，根据“将碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中开始就有气泡产生，而将盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中开始没有气泡生成”的现象确定。从反应的用量与反应的过程，理论上分析肯定没有问题。于是我在试管中加入了浓盐酸，用胶头滴管滴加碳酸钠溶液，本以为会看到有气泡产生，结果且没有。因为浓盐酸密度比碳酸钠溶液大，碳酸钠溶液只能滴在浓盐酸表面，根本看不到气泡，要看到气泡，只能将吸有碳酸钠溶液的长滴管伸入到装有浓盐酸的试管底部，挤出碳酸钠溶液。因此让我想到实验中用浓盐酸是为了能使盐酸顺利滴加到碳酸钠溶液底部。

书中还有活动与探究是根据碳酸钠与碳酸氢钠的性质差异，设计实验区别碳酸钠和碳酸氢钠固体。其中一个性质是都与酸反应放出二氧化碳气体，但碳酸氢钠与酸反应的剧烈程度强于碳酸钠。但是反应剧烈程度一般实验难区分。本人认为可用活动与探究实验2中的装置两套，广口瓶中分别放两种固体一定量，然后同时滴加盐酸，气球胀大的快得装置中的是碳酸氢钠。习题中我们经常碰到鉴别碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液，其中一种方法是用可溶性的钙盐溶液或可溶性的钡盐溶液，产生白色沉淀的是碳酸钠溶液，无明显现象的是碳酸氢钠溶液。从理论上讲这种方法是可行的，因为碳酸钙是难溶的，碳酸氢钙是可溶的。在准备实验的时候，那天不知怎么突然心血来潮，取了一支洁净的试管，先加了碳酸氢钠溶液，然后加入了氯化钙溶液，实验现象为白色混浊。不信，重新配制碳酸氢钠溶液重做，还是出现混浊，把氯化钙溶液换为氯化钡溶液，还是混浊。因为实验做出来与理论不符，在上课时，我就没讲这种方法。课余，我把我的实验结果告诉同组老师，问了两位，都认为是碳酸氢钠不纯，含碳酸钠杂质。但本人认为碳酸氢钠溶液中，因为碳酸氢根的电离，因此溶液中含有碳酸根，导致在碳酸氢钠溶液中滴加氯化钙溶液而出现混浊。于是我查了碳酸钙在二十五摄氏度的溶度积常数及碳酸在二十五摄氏度的电离平衡常数，觉得还是我的推测比较合理。

通过上面实验我得到启示：实验问题一定要通过实验验证才有可靠的结论，单凭主观臆断与理想推导往往由于思维不全面而顾此失彼。因此，我们在遇到实验问题时，绝不可闭门造车，一是要全面思维，二是要细致操作，最好是与学生一起或是让学生独立实验，通过感官刺激激活思维，提高学生对物质的性质，实验条件，影响环境的全面认识。久而久之，学生的敏感性就会增强，能力就会全面提高。