碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)摘要：為形象直觀(guān)地向?qū)W生展示碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)分兩步進(jìn)行，碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)只有一步，筆者設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置，并介紹了利用該裝置，在課堂中展示碳酸鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程。實(shí)踐表明，該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能更好地幫助學(xué)生領(lǐng)悟相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理，提升了教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：碳酸鈉溶液；鹽酸；分步反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)人教版高中化學(xué)必修1第三章《金屬及其化合物》第二節(jié)《幾種重要的金屬化合物》中有碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容，但教材中并未設(shè)計(jì)碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。如分別向碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液中逐滴滴加鹽酸，理論上兩溶液與鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象是不同的，碳酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng)先無(wú)氣體出現(xiàn)，當(dāng)鹽酸滴加到一定量時(shí)才出現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w，而碳酸氫鈉溶液中從開(kāi)始滴加鹽酸就應(yīng)有二氧化碳?xì)怏w生成。原因在于碳酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng)有兩步：(1)CO2-3+H+HCO-3；(2)HCO-3+H+H2O+CO2f，碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)就一步：HCO-3+H+H2O+CO2f。但若用試管來(lái)演示向碳酸鈉溶液逐滴滴加鹽酸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自始至終，碳酸鈉溶液中均會(huì)有明顯的氣泡生成。為什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論結(jié)果不一致？筆者認(rèn)為主要原因：可能是向碳酸?c溶液中滴加鹽酸后，鹽酸并不能均勻快速的分散到整個(gè)碳酸鈉溶液中，從而使得碳酸鈉溶液局部范圍內(nèi)鹽酸過(guò)量，連續(xù)發(fā)生兩步反應(yīng)，生成了二氧化碳?xì)怏w。為形象直觀(guān)地向?qū)W生展示碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)分兩步進(jìn)行，碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)只有一步?，F(xiàn)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)器材：相同大小的兩支硬質(zhì)玻璃管、兩個(gè)橡膠塞、兩個(gè)氣球、滴定管夾、兩支規(guī)格（20mL）相同且?guī)в嗅橆^的注射器。實(shí)驗(yàn)操作步驟：兩支硬質(zhì)玻璃管下端均用橡膠塞塞緊。向左邊玻璃管中注入5mL1mol/L的碳酸鈉溶液，向右邊玻璃管中注入5mL1mol/L的碳酸氫鈉溶液。在兩根玻璃管上端均套上兩個(gè)規(guī)格相同的氣球，并用細(xì)鐵絲扎緊。取兩支規(guī)格相同的注射器，均吸入0.5mol/L的鹽酸20mL，將兩支注射器分別扎進(jìn)兩根玻璃管的橡膠塞中。將兩支注射器中的鹽酸同時(shí)按相同的速率，緩緩的注射到玻璃管中。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)左側(cè)玻璃管注射進(jìn)的鹽酸體積小于10mL時(shí)，玻璃管中只有非常少量的氣泡產(chǎn)生，其上端氣球無(wú)明顯現(xiàn)象，但當(dāng)注射進(jìn)鹽酸體積超過(guò)10mL時(shí)，該玻璃管中產(chǎn)生了大量氣泡，其上方的氣球也逐漸快速鼓了起來(lái)。右側(cè)玻璃管一注射進(jìn)鹽酸后，就有大量氣泡生成，其上端氣球明顯漸漸鼓了起來(lái)。當(dāng)向兩根玻璃管中均注射完全部鹽酸后，兩玻璃管上端氣球膨脹體積達(dá)到最大且體積相等。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，證明碳酸鈉溶液與鹽酸分兩步反應(yīng)，第一步不產(chǎn)生氣體，第二步才產(chǎn)生氣體，而碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)只有一步。當(dāng)鹽酸足量時(shí)，等物質(zhì)的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w體積相等。實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)：能較直觀(guān)的說(shuō)明碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液與鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象不同，碳酸鈉溶液開(kāi)始無(wú)明顯氣體產(chǎn)生，待鹽酸注入一半量后才產(chǎn)生氣體，碳酸氫鈉溶液自始至終都有氣體生成。通過(guò)氣球膨脹體積大小的比較很容易得出結(jié)論：當(dāng)鹽酸足量時(shí)，等物質(zhì)的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w體積相等。實(shí)驗(yàn)時(shí)所使用的鹽酸濃度是碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液濃度的一半，這樣有效減少了剛開(kāi)始時(shí)碳酸鈉溶液中產(chǎn)生氣體（理論上不應(yīng)該有氣體）。另因采用了從玻璃管下端向上注射鹽酸的方法，使產(chǎn)生的二氧化碳在溶液中逆重力向上，使其與碳酸鈉溶液充分接觸，進(jìn)一步減少了碳酸鈉溶液中剛開(kāi)始加入鹽酸過(guò)程中產(chǎn)生氣體的干擾。裝置簡(jiǎn)單，操作方便。實(shí)驗(yàn)成功關(guān)鍵：藥品的濃度與用量要恰當(dāng)：為避免加入鹽酸過(guò)程中，鹽酸局部濃度過(guò)高，碳酸鈉溶液宜用飽和溶液。另鹽酸濃度為碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的一半，致使鹽酸理論體積消耗量比較大，微量的鹽酸加入碳酸鈉溶液，出現(xiàn)局部酸濃度過(guò)大的概率減小。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要保證裝置的氣密性良好，注射器活塞推進(jìn)快慢要一致。參考文獻(xiàn)：伍強(qiáng).碳酸鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究[J].化學(xué)教學(xué)，2014（9）：57-58.伍強(qiáng)，方瑞光.碳酸鈉和碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué)，2016（8）：63-65.蔡行雯.碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)