碳酸钠和碳酸氢钠鉴别的新思路

徐翔

摘要：碳酸钠和碳酸氢钠是钠的化合物中的重要组成部分，在生活中也非常常见。碳酸钠和碳酸氢钠都白色固体，它们的溶液也都是无色溶液，如何鉴别二者，贯穿了本节内容。本文设计实验利用温度传感器和pH传感器鉴别两者，为碳酸钠和碳酸氢钠鉴别打开了新思路。

关键词：碳酸钠和碳酸氢钠;温度传感器;pH传感器

《钠及其化合物》这一节内容位于人教版新教材化学必修第一册第二章《海水中的重要元素――钠和氯》。钠元素是高中化学新课程新教材中系统介绍的第一个元素，本节内容蕴含《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）中要求的重要元素化合物知识，同时也为物质性质的研究提供方法和载体，为后续其它元素及其化合物的学习奠定基础。在新课标中，对钠及其化合物的要求为：“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解鈉及其重要化合物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用。”根据课标要求，在本节内容的教学中应该让学生具备能列举、描述、辨识钠及其典型化合物的重要物理性质和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示钠及其典型化合物的主要化学性质。

碳酸钠和碳酸氢钠是钠的化合物中的重要组成部分，在生活中也非常常见。碳酸钠和碳酸氢钠都白色固体，它们的溶液也都是无色溶液，如何鉴别二者，贯穿了本节内容。传统的教学中往往采用向二者的水溶液中滴加氯化钙或者氯化钡的溶液，通过观察现象来区分碳酸钠和碳酸氢钠，并且教师一定会强调不能用氢氧化钙或者氢氧化钡溶液鉴别。

对于碳酸钠和碳酸氢钠的固体除了观察外观，还有其他方法可以鉴别吗？对于碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液一定不能用氢氧化钙溶液鉴别吗？

取两支试管，分别装入约1g Na2CO3和NaHCO3固体，然后向两支试管中分别滴入几滴水，振荡，用温度传感器监测温度的变化。通过电脑数据发现，向碳酸钠固体中加入少量水，温度明显升高，说明碳酸钠溶于水是放热过程。向碳酸氢钠固体中加入少量水，温度略有降低，说明碳酸氢钠溶于水吸热。借助温度传感器通过监测碳酸钠和碳酸氢钠固体中滴加少量水温度的变化可以区分二者。

在传统的教学中教师强调澄清石灰水无法鉴别碳酸钠和碳酸氢钠是由于两者反应现象相同，立即有沉淀生成。用离子方程式表示：

溶液混合现象相同时，并不代表发生的反应一定相同，既然反应不完全相同，也必然会引起某些变化。由方程式可知，虽然都有沉淀生成，但最明显的区别是碳酸氢钠还会消耗氢氧根离子，但是碳酸钠溶液并不会。我们是否可以借助pH传感器，观察两个反应的不同点，并鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液呢？取两个烧杯分别加入30ml浓度相同约为0.05mol/L饱和澄清石灰水，并向其中分别滴加浓度相同的碳酸钠和碳酸氢钠溶液。

通过实验发现，滴加碳酸氢钠溶液的ph有明显的下降，而滴加碳酸钠溶液的ph变化不明显。通过对两个反应方程式的分析发现，滴加碳酸氢钠溶液会消耗氢氧根离子，pH必然会下降的更快。利用氢氧化钙溶液是可以鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液的，只是需要借助更精密的数字化仪器。

通过数字化传感器，并由计算机显示数据和曲线，可以直观的反映出不同物质或者溶液混合时温度或者pH的变化，从而帮助鉴别物质。这就是学习者与客观世界、伙伴世界和自我世界对话的过程[1]。这个“伙伴”既可以是同学师长，可以是先进的仪器设备。借助温度传感器或者ph传感器等先进设备，引领学生认识溶液中不易观察的微粒，认识化学变化过程。培养学生证据推理的核心素养发展了学生宏观辨识与微观探析的能力。

参考文献：

[1]王云生.课堂转型与学科核心素养培养——中学化学课堂教学改革探索[M].上海：上海教育出版社，2016：42-43

本文系安徽省教育信息技术研究课题“新课改下高中化学数字化实验与智慧课堂的深度融合及校本化实施”（课题立项号AH2020084）研究成果。