| 标题 | 对碳酸钠、碳酸氢钠分别和同浓度的盐酸反应的实验研究与改进 |
| 范文 | 夏立先等 中学化学不同版本不同年份的教材，有关比较碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度的盐酸反应快慢的实验，其实验设计都存在一些问题。为此，笔者对该实验进行了研究，并作了改进。 一、部分版本教材实验设计存在的问题 1.高级中学课本化学（必修）第一册（人民教育出版社1990年10月第1版），其中第四章第二节有关内容片段： “【实验4-5】把少量盐酸分别加入盛着碳酸钠和碳酸氢钠的两个试管。比较它们放出二氧化碳的快慢程度。 碳酸氢钠遇到盐酸放出二氧化碳的反应，要比碳酸钠剧烈得多。” 存在问题：该实验设计很不严密，没有给出盐酸的浓度及量的多少、也没有给出碳酸钠和碳酸氢钠的量，无法进行比较，其结果没有说服力。 2.全日制普通高级中学教科书（必修）化学第一册（人民教育出版社2003年6月第1版），其中第二章第二节有关内容片段： “【实验2-7】在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸，将两个各装有0.3 g碳酸钠或碳酸氢钠粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的碳酸钠和碳酸氢钠同时倒入试管中（如图2-8，略），观察反应现象。 从上述实验可以看出，碳酸钠和碳酸氢钠都能与稀盐酸反应，但碳酸氢钠与稀盐酸反应要比碳酸钠与稀盐酸反应剧烈得多。” 存在问题：该实验设计也不严密，主要存在两个问题：（1）没有给出稀盐酸的浓度是多少，盐酸的量可能都过量也可能都不够或者一个过量一个不够。（2）碳酸钠和碳酸氢钠质量一样多是不合理的，因为碳酸钠比碳酸氢钠的物质的量少，在酸过量的情况下碳酸氢钠产生二氧化碳比碳酸钠多，气球理应大，这样就不能根据气球的大小来判断反应的剧烈程度。 通过以上分析可知，这个看似简单的实验，看来并不简单，需要认真研究和分析。 二、实验研究与改进 1.理论分析 要想比较碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度的盐酸反应的剧烈程度，必须根据控制变量法设计实验。碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量要相等；盐酸的浓度及体积要相等，酸要适当过量，保证产生的气体的量一样；反应温度要相差不大。盐酸与碳酸钠反应放热，温度会升高；盐酸与碳酸氢钠反应吸热，温度会降低。因此，需要测量反应后的温度，了解温度变化的情况。 2.实验目的、实验设计、现象及结论 （1）实验目的：了解反应前后温度变化 【实验1】取2支相同规格的大试管（直径1.8 cm，高度14.5 cm），分别加入0.5 g （0.0047 mol）碳酸钠粉末和0.4 g（0.0047 mol）碳酸氢钠粉末，然后直立在试管架上，各加入3 mL 9 mol·L-1盐酸于试管中，待反应结束后将温度计分别插入溶液中测量溶液的温度。重复以上实验，只是将盐酸体积及浓度分别变为：3 mL 8 mol·L-1、3 mL 7 mol·L-1、3 mL 3 mol·L-1、10 mL 3mol·L-1、10 mL 2 mol·L-1、10 mL 1 mol·L-1。（实验温度15℃） 实验结果见表1。 实验结果分析及结论：同浓度盐酸分别与碳酸钠、碳酸氢钠反应，当盐酸的体积比较大（10 mL）时溶液温度相差比较小（只有3℃～4℃），当盐酸的体积比较小（3 mL）时溶液温度相差比较大（13℃～16℃）。因此，从温度变化情况看，宜选用体积较大（10 mL）的盐酸做该对比实验。 （2）实验目的：比较反应的剧烈程度 通过反应产生泡沫的最高高度以及反应结束的先后，来比较反应的剧烈程度。 【实验2】向两支相同规格的大试管（直径1.8厘米，高度14.5厘米）中分别加入0.5 g（0.0047 mol）碳酸钠和0.4 g（0.0047 mol）碳酸氢钠粉末，然后直立在试管架上，同时将10 mL 3 mol·L-1盐酸倒入上述两支试管中，先观察比较反应瞬间产生泡沫达到的最高高度情况，再观察比较反应结束（不再产生气泡）的先后。重复以上实验，只是将盐酸体积及浓度分别变为：10 mL 2 mol·L-1、10 mL 1 mol·L-1。 实验现象：都是盛碳酸氢钠试管产生泡沫高，反应结束的早。但3 mol·L-1盐酸过于剧烈，1 mol·L-1盐酸有点慢，2 mol·L-1盐酸快慢适中。 实验结论：在相同条件下， 碳酸氢钠与同浓度的盐酸反应比碳酸钠更剧烈。 三、实验改进 【实验3】向两支相同规格的大试管（直径1.8厘米，高度14.5厘米）中分别加入0.5 g （0.0047 mol）碳酸钠和0.4 g（0.0047 mol）碳酸氢钠粉末，然后直立在试管架上，同时将10 mL 2 mol·L-1盐酸倒入上述两支试管中，先观察比较反应瞬间产生泡沫达到的最高高度情况，再观察比较反应结束（不再产生气泡）的先后。 实验现象：盛碳酸氢钠试管产生泡沫高，反应结束的早。 四、改进优点 实验设计科学合理，现象明显，操作简单。 （收稿日期：2014-12-23） |
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