实验方案的设计——NaHCO3和Na2CO3混合物中Na2CO3质量分数的测定

王士军（山东省聊城市东阿县实验高中）



实验方案的设计
——NaHCO3和Na2CO3混合物中Na2CO3质量分数的测定

王士军
（山东省聊城市东阿县实验高中）

摘要：以NaHCO3和Na2CO3混合物中Na2CO3质量分数的求算为例设计各种实验方案。

关键词：实验目的；实验原理；实验方案设计；实验装置；实验步骤

化学实验题是高考中的必考内容和难点，是学生的重要失分点，是化学教学的重中之重。

本文中笔者试图从实验的目的出发，用不同的实验原理，研究不同实验方案设计的思路，期望对老师的教学和学生的学习有所帮助。化学实验方案设计的思路：抓住实验的目的→分析相关物质的性质异同点→确定实验原理（相关反应）→选择实验的仪器和用品→连接装置→确定实验步骤→易出的问题。下面以设计实验求Wg NaHCO3和Na2CO3固体混合物中Na2CO3的质量分数为例，设计不同的实验方案，以达到考查不同知识点的目的。

【例题】设计实验求Wg NaHCO3和Na2CO3固体混合物中Na2CO3的质量分数。

一、基本知识储备——总结Na2CO3和NaHCO3的性质对比

外观俗名Na2CO3白色粉末纯碱、苏打NaHCO3白色晶体小苏打溶解度　大水溶液的酸碱性　碱性（加酚酞变红）　弱碱性（酚酞变粉红）小=△ Na2CO3+H2O+CO2↑与酸反应　Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑　2NaHCO3+HCl=NaCl+2H2O+2CO2↑热稳定性　好　　差2NaHCO3与石灰水反应　Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH　2NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O 与CaCl2溶液反应Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓不反应

二、实验方案的设计

方案一：（运用NaHCO3具备而Na2CO3不具备的性质）

1.原理：利用NaHCO3的性质，即加热法。

2.方程式：2NaHCO3=△ Na2CO3+H2O+CO2↑

3.需测量的数据为：加热后固体的质量

图一

4.实验装置如图一（或用试管加热）。

5.实验步骤：

（1）首先称坩埚的质量；

（2）将Wg试样放入坩埚中；

（3）加热至无水蒸气逸出时停止加热，冷却，称量；再加热，冷却，称量至连续两次的质量相差小于0.1g为止；

（4）计算。

方案二：（运用Na2CO3具备而NaHCO3不具备的性质）

1.原理利用Na2CO3的性质，即沉淀法。

2.反应方程式：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl

3.需测量的数据为：生成沉淀的质量。

4.实验步骤：

（1）溶解（2）加过量的氯化钙溶液（3）过滤（4）洗涤（5）干燥 （6）称量 （7）计算

5.可设计如下问题。

（1）用到玻璃棒的步骤和作用分别是

（2）步骤（2）中如何证明所加氯化钙溶液是过量的？

（3）步骤中如何洗涤沉淀？_________________

如何证明已洗涤干净？______________________

答案：（1）步骤（1）中玻璃棒的作用是搅拌，加速溶解；步骤（3）（4）中玻璃棒的作用为引流。

（2）取（2）中上层清液于洁净试管中，滴加氯化钙溶液，若无浑浊则证明氯化钙溶液已过量。

（3）沿玻璃棒向漏斗内注入蒸馏水至浸没沉淀，让液体自然流下，重复2～3次。取最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加硝酸银溶液，若无浑浊则证明已干净。

图二

方案三：（利用Na2CO3和NaHCO3共同具有的性质）方法为生成并测量气体的体积法

1.原理即主要方程式为：

Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑

2.需测量的数据为生成CO2气体的体积。

3.实验装置如图二。

方案四：（利用Na2CO3和NaHCO3共同具有的性质）方法为生成并测量气体的质量法

1.原理即主要方程式为：H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2↑2.需测量的数据为：生成气体的质量

3.实验装置如图三

图三

4.实验步骤：

（1）连接好装置，检查装置的气密性，加入药品；

（2）称量装置D的质量；

（3）在左口a通空气一段时间后，停止通入；

（4）打开装置B上分液漏斗的活塞，让试样完全反应；

（5）再在导管口a通空气一段时间；

（6）称量装置D的质量，两次质量增重即是生成气体CO2的质量；

（7）计算。

5.可设计出如下问题。

（1）装置A的作用是_____________

（2）装置C的作用是_____________

（3）装置E的作用是_____________

答案：（1）通入空气，赶走装置BC中的CO2。

（2）除去水蒸气。

（3）防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D。

三、思路总结

做实验题首先明确目的，抓住实验的目的，根据目的分析相关物质的性质异同点，依据物质的性质确定实验原理（相关反应），选择、确定实验的仪器和用品，连接装置，确定实验步骤，从中分析易错的问题，完成实验方案的设计。

·编辑尹军