比較Na2CO3與NaHCO3熱穩定性的實驗改進

胡凡+文豐玉

摘要：通過“雙試管+氣球+紫色石蕊溶液”的一體化對比實驗，即快速又明顯地觀察到了氣球膨脹和溶液顏色的變化情況，從而能直觀地比較出Na2CO3與NaHCO3的熱穩定性，實現了實驗的可視化。

關鍵詞：Na2CO3與NaHCO3；熱穩定性；一體化；實驗改進

Abstract： through the ＼"double tube + + balloon purple litmus solution＼" the integration of comparative experiments， namely fast and clearly observed the changes of the balloon inflation and solution， which can directly compare the Na2CO3 and thermal stability of NaHCO3， realized the visualization experiment.

Keywords： Na2CO3 and NaHCO3； Thermal stability. Integration； The experiment to improve

項目資助：四川省2013～2016年高等教育人才培養質量和教學改革項目“高師學生教學技能提升的‘三元一體教學模式研究與實踐”（編號：2013/781/374）的階段性成果

G633.8

Na2CO3與NaHCO3的熱穩定性實驗是作為鈉的重要化合物的化學性質之一引出。同時也是高中化學課堂演示實驗之一。此實驗位于人教版《普通高中課程標準實驗教科書化學（必修1）》第三章第二節[1]，人教版教科書中分別使用Na2CO3粉末、NaHCO3粉末依次進行實驗探究其熱穩定性，但是實驗比較耗時，可比性也比較差，也會因產生CO2的量的多少對實驗現象造成一定干擾，不利于進行課堂教學實驗演示。此實驗位于蘇教版《普通高中課程標準實驗教科書化學（必修1）》專題2第二單元，位于魯科版《普通高中課程標準實驗教科書化學（必修1）》第三章第一節。蘇教版教科書并未對此實驗進行細致描述，而是直接給出了NaHCO3受熱分解得到Na2CO3的化學方程式[2]；魯科版教科書并未給出實驗方案，而是讓學生進行活動探究，經過觀察實驗現象得出結論。由此可知教科書對Na2CO3與NaHCO3的熱穩定性實驗并沒有完整、可行、可比性強的實驗方案。因此，筆者對此實驗進行了如下改進。

一、實驗藥品及儀器

1.實驗藥品

Na2CO3（AR）、NaHCO3（AR）、無水CuSO4（AR）、紫色石蕊溶液。

2.實驗儀器

具支試管一只、試管三只、玻璃導管及橡膠管若干、棉花一團、氣球兩個、止水夾兩個、鐵架臺、酒精燈、 木楔。

二、實驗裝置

三、實驗步驟與現象

1.如圖所示，在具支試管底部加入2 g Na2CO3粉末，在小試管底部加入2 g NaHCO3粉末，分別在兩支試管口處各塞一團附有無水CuSO4粉末的棉花[3]，按上述裝置圖組裝儀器，并且同時關閉止水夾a、b。

2.點燃酒精燈，先對試管底部進行預熱，然后再均勻加熱。

3.觀察實驗現象。可以發現與具支試管相連接的氣球迅速鼓起但不膨脹，試管口處棉花并無明顯變化；而與小試管相連接的氣球慢慢鼓起并不斷在膨脹，且試管口處棉花逐漸變成藍色。

4.酒精燈加熱1 min之后，同時打開止水夾a、b，觀察到插入1號試管內的導管口只在剛開始的2 s內產生氣泡，但1號試管內的紫色石蕊溶液并無明顯變化；而插入2號試管內的導管口處不斷產生氣泡，且 2號試管內的紫色石蕊溶液變紅。

5.結束實驗后，應該先撤出導管，然后再熄滅酒精燈。

四、實驗結果與討論

1.實驗結果

由1號試管內的紫色石蕊溶液無明顯變化可以知道連接1號試管的氣球所收集的是具支試管內受熱膨脹的空氣，試管口處棉花無明顯變化可以說明無H2O生成；由2號試管內的紫色石蕊溶液變紅可以知道連接2號試管的氣球所收集的氣體以CO2為主，試管口處棉花逐漸變成藍色說明反應有H2O生成。

實驗表明，在酒精燈加熱的條件下，Na2CO3 不能分解，而NaHCO3則能分解并產生CO2和H2O[4]。

綜上所述，Na2CO3 熱穩定性較好，而NaHCO3熱穩定性差。

2.實驗討論

（1）在一體化實驗中，合理控制單一變量，采用對比實驗，現象更加直觀。

（2）實驗中使用同一熱源，不僅節省能源而且節約了教學中探究實驗所需時間[3]。

（3）實驗中用氣球收集氣體，使可視化程度更高且趣味性增強。

（4）本實驗中用紫色石蕊溶液代替澄清石灰水，產生的CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3電離出的H+使紫色石蕊溶液變紅色[5]，且顏色不再隨H2CO3量的增加而發生改變，現象更易觀察。

參考文獻：

[1]宋心琦主編. 普通高中課程標準實驗教科書：化學必修1. 北京：人民教育出版社，2007：56

[2]王祖浩主編. 普通高中課程標準實驗教科書：化學必修1. 江蘇：江蘇教育出版社，2014：51

[3]馬利輝，葛春艷. Na2CO3與NaHCO3性質實驗探究兩則[J]. 中學生數理化（高一版），2009，10：80-82.

[4]王磊主編.普通高中課程標準實驗教科書：化學必修1. 山東：山東科學技術出版社，2007：65

[5]王晶、鄭長龍主編. 義務教育教科書：九年級（上冊）. 北京：人民教育出版社，2012：113

[6]伍強.碳酸鈉和碳酸氫鈉性質對比實驗的研究[J].化學教學，2015，12：48-50.

[7]高衛.中學化學新課程理念下實驗教學功能的探索[D].云南師范大學，2005.

作者簡介：姓名：胡凡 性別：女 出生日期：1992.02.01 籍貫：陜西省西安市 學歷：在讀碩士 民族：漢 單位：四川省西華師范大學 研究方向：學科教學（化學）