碳酸钠溶液碳酸氢钠溶液与盐酸反应的实验设计

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1、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液与盐酸反应的实验设计  摘要:为形象直观地向学生展示碳酸钠溶液与盐酸反应分两步进行,碳酸氢钠溶液与盐酸反应只有一步,笔者设计了一套实验装置,并介绍了利用该装置,在课堂中展示碳酸钠溶液与稀盐酸反应的实验探究过程。实践表明,该实验活动能更好地帮助学生领悟相关的化学反应原理,提升了教学效果。  关键词:碳酸钠溶液;盐酸;分步反应;实验  人教版高中化学必修1第三章《金属及其化合物》第二节《几种重要的金属化合物》中有碳酸钠和碳酸氢钠的性质教学内容,但教材中并未设计碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应相关实验。如

2、分别向碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中逐滴滴加盐酸,理论上两溶液与盐酸反应现象是不同的,碳酸钠溶液和盐酸反应先无气体出现,当盐酸滴加到一定量时才出现二氧化碳气体,而碳酸氢钠溶液中从开始滴加盐酸就应有二氧化碳气体生成。原因在于碳酸钠溶液和盐酸反应有两步:(1)CO2-3+H+HCO-3;(2)HCO-3+H+H2O+CO2↑,碳酸氢钠溶液与盐酸反应就一步:HCO-3+H+H2O+CO2↑。但若用试管来演示向碳酸钠溶液逐滴滴加盐酸实验,实验结果表明,自始至终,碳酸钠溶液中均会有明显的气泡生成。  为什么实验现象与理论结果不一致

3、?笔者认为主要原因:可能是向碳酸?c溶液中滴加盐酸后,盐酸并不能均匀快速的分散到整个碳酸钠溶液中,从而使得碳酸钠溶液局部范围内盐酸过量,连续发生两步反应,生成了二氧化碳气体。  为形象直观地向学生展示碳酸钠溶液与盐酸反应分两步进行,碳酸氢钠溶液与盐酸反应只有一步。现设计如下实验:  实验器材:相同大小的两支硬质玻璃管、两个橡胶塞、两个气球、滴定管夹、两支规格(20mL)相同且带有针头的注射器。  实验操作步骤:  1.两支硬质玻璃管下端均用橡胶塞塞紧。  2.向左边玻璃管中注入5mL1mol/L的碳酸钠溶液,向右边玻

4、璃管中注入5mL1mol/L的碳酸氢钠溶液。在两根玻璃管上端均套上两个规格相同的气球,并用细铁丝扎紧。  3.取两支规格相同的注射器,均吸入0.5mol/L的盐酸20mL,将两支注射器分别扎进两根玻璃管的橡胶塞中。  4.将两支注射器中的盐酸同时按相同的速率,缓缓的注射到玻璃管中。  实验现象:  当左侧玻璃管注射进的盐酸体积小于10mL时,玻璃管中只有非常少量的气泡产生,其上端气球无明显现象,但当注射进盐酸体积超过10mL时,该玻璃管中产生了大量气泡,其上方的气球也逐渐快速鼓了起来。右侧玻璃管一注射进盐酸后,就有大

5、量气泡生成,其上端气球明显渐渐鼓了起来。当向两根玻璃管中均注射完全部盐酸后,两玻璃管上端气球膨胀体积达到最大且体积相等。  实验结论:  通过对比实验现象分析,证明碳酸钠溶液与盐酸分两步反应,第一步不产生气体,第二步才产生气体,而碳酸氢钠溶液与盐酸反应只有一步。当盐酸足量时,等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠产生的二氧化碳气体体积相等。  实验装置优点:  1.能较直观的说明碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液与盐酸反应现象不同,碳酸钠溶液开始无明显气体产生,待盐酸注入一半量后才产生气体,碳酸氢钠溶液自始至终都有气体生成。  2.通过

6、气球膨胀体积大小的比较很容易得出结论:当盐酸足量时,等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠产生的二氧化碳气体体积相等。  3.实验时所使用的盐酸浓度是碳酸钠、碳酸氢钠溶液浓度的一半,这样有效减少了刚开始时碳酸钠溶液中产生气体(理论上不应该有气体)。另因采用了从玻璃管下端向上注射盐酸的方法,使产生的二氧化碳在溶液中逆重力向上,使其与碳酸钠溶液充分接触,进一步减少了碳酸钠溶液中刚开始加入盐酸过程中产生气体的干扰。  4.装置简单,操作方便。  实验成功关键:  1.药品的浓度与用量要恰当:为避免加入盐酸过程中,盐酸局部浓度过高,碳

7、酸钠溶液宜用饱和溶液。另盐酸浓度为碳酸钠和碳酸氢钠溶液的一半,致使盐酸理论体积消耗量比较大,微量的盐酸加入碳酸钠溶液,出现局部酸浓度过大的概率减小。  2.在实验过程中,要保证装置的气密性良好,注射器活塞推进快慢要一致。  参考文献:  [1]伍强.碳酸钠溶液与稀盐酸反应实验探究[J].化学教学,2014(9):57-58.  [2]伍强,方瑞光.碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的创新设计[J].化学教学,2016(8):63-65.  [3]蔡行雯.碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应实验的创新设计[J].实验教学与仪器,2

8、013,30(5):36-37.  [4]周存军.谈探究碳酸钠性质实验的创新[J].化学教学,2014(5):50-52.  作者简介:  余传继,新疆维吾尔自治区库尔勒市,第二师华山中学。

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