碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应快慢比较的演示实验的改进

吴南

【摘 要】 作为人教版高中必修一教材中最重要的实验之一，碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应快慢比较的演示实验在客观上却存在一定问题。我们作为具有多年教学和实验经验的一线教师由此进行了较为深入的探索和研究，并取得了较为显著的成果。该文首先简要阐述了教材中实验设计的不足之处，然后重点探讨了对该实验的创新和改进，冀对相关教学工作者有所助益。

【关键词】 碳酸钠  碳酸氢钠  盐酸  高中化学  实验教学

作为人教版高中必修一教材中最重要的实验之一，碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应快慢比较的演示实验在客观上却存在一定问题，目前已有很多相关教学工作者指出这一点，并进行了不同方式、不同程度的优化。

一、实验不足之处的简要分析

简而言之，教材中的实验设计是这样的：在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各0.3gNa2CO3或NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，比较它们放出CO2的快慢，如下面的图1所示：

由此实验得出的结论是：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，且NaHCO3与稀盐酸的反应比Na2CO3的剧烈得多。然而，通过实验教学实践和认真分析后可以发现该种实验设计存在以下明显不足：

1. 0.3g比Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，通过计算本身是NaHCO3与盐酸反应产生的气体要多一些，作为对比实验数据不够恰当。

2.课本上的实验仅仅区分了Na2CO3和NaHCO3分别与盐酸反应的快慢，但是它没有从本质上去解释为什么Na2CO3与盐酸反应要慢一些，而NaHCO3与盐酸反应要快一些。

3. 在同时倒置气球的过程中，有可能两种固体不能同时与盐酸接触反应。另外，固体装在气球里面，在倒置时有可能粘在气球内壁或小试管的上方，使得反应不够充分。

4. 实验中，采用的气球较软，一个人同时操作较困难，且气球膨胀后体积不同而产生的压力也不一样，对反应速率有影响，效果不是很好。

5. 稀盐酸浓度不明确，在实验的过程中不好把握。稀盐酸浓度大于1mol/L，在同时加入NaHCO3和Na2CO3固体时，反应现象都是同样的剧烈，基本分辨不出NaHCO3和Na2CO3。只有浓度小于1mol/L的稀盐酸与碳酸钠和碳酸氢钠反应，才能从反应的剧烈程度区分开来。

6. 称取等质量碳酸钠和碳酸氢钠，但是两个物质的量不同。物质的量大，得到的溶液浓度也大，速率也大。因此，研究的浓度不相等，实验就没有可比性。

二、对实验的改进

（一）改进后思路及亮点

显而易见，教材中该实验方法虽然简单，现象明显，但鉴于以上种种原因，我们应主要从以下角度对本实验进行改进：

1. 将称取等质量碳酸钠和碳酸氢钠，改为量取等体积等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠，经过实验实践，选用0.8mol/L的碳酸钠和碳酸氢钠与0.5mol/L的稀盐酸反应现象明显且剧烈程度易区分。

2. 运用安全漏斗向装置中添加稀盐酸，可保证实验的安全性且达到液封的作用。

3. 运用肥皂水来区分反应的剧烈程度，使现象更加明显、实验更加安全，且能增加本实验的趣味性。

（二）改进后的实验方案

1. 实验目的：改进碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应快慢比较的实验方法及实验装置。

2. 实验原理：2HCl+Na2CO3=CO2↑+H2O+2NaCl;HCl+NaHCO3=CO2↑+H2O+NaCl

3. 儀器和试剂：

仪器：铁架台、安全漏斗、蒸馏烧瓶、大试管、量筒。

试剂：盐酸（0.5mol/L）、Na2CO3（0.8mol/L）、NaHCO3（0.8 mol/L）、肥皂水。

4. 步骤和过程：

（1）按下图所示组装实验仪器，并检查装置的气密性。

（2）在蒸馏烧瓶中各装入10mL0.8mol/L的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液。

（3）在大试管中各装入4mL肥皂水。

（4）用两支量筒分别量取盐酸各20mL。

（5）分别将两只量筒中的盐酸沿安全漏斗注入蒸馏烧瓶中，仔细观察大试管中的现象。

5. 实验现象

两只大试管中均产生大量气泡，但是碳酸氢钠与盐酸反应的大试管中产生的气泡多且快，一段时间后，碳酸氢钠与盐酸的蒸馏烧瓶内仍有少量气泡产生，而碳酸钠与盐酸的蒸馏烧瓶内已无气泡产生。

6. 实验结论：

碳酸钠、碳酸氢钠均能与过量的盐酸反应生成二氧化碳，当二者物质的量相等时，碳酸氢钠与盐酸反应较快而且产生的二氧化碳较多。

7. 实验注意事项：

（1） 装置中的气密性必须良好，这是实验成功的关键。

（2） 向安全漏斗中注入稀盐酸时应缓慢、同步。

（3） 各溶液最适宜的浓度分别为：稀盐酸0.5mol/L，碳酸钠0.8mol/L，碳酸氢钠0.8mol/L。

（4） 碳酸氢钠溶液应现配现用。

结语：综上所述，本文首先简要阐述了教材中实验设计的不足之处，然后重点探讨了对该实验的创新和改进。将教材中原来的实验设计与经过改进后的实验稍加对比就可以发现，改进后的实验操作简单，现象明显，趣味性强，教学效果相对更好。

参考文献

[1] 张婷，江军.比较碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应快慢的新方法[J].实验教学与仪器，2017， 34（10）：40-41.

[2] 张健，李雪莲，李欣.探究碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的快慢[J].实验教学与仪器， 2016，33（Z1）：61-64.