Na2CO3與鹽酸分步反應的微型實驗

李爭榮?李英敏

在人教版必修I課本的科學探究中，要求寫出碳酸鈉、碳酸氫鈉和鹽酸反應的離子方程式。對于碳酸鈉和鹽酸反應的離子方程，學生寫出的離子方程式不統一，且各有各的理由。為了澄清事實，我解釋碳酸離子根要分兩步結合氫離子，而碳酸氫根離子一步結合氫離子。這樣的解釋顯然不能滿足學生的求知欲。為探究碳酸鈉溶液與稀鹽酸分步反應的機理，我設計了極其簡單的針筒式密閉裝置，此裝置簡單，現象明顯，原理清晰。用該實驗裝置探究碳酸鈉與稀鹽酸分步反應的過程，既解析了向碳酸鈉溶液中滴加HCl至過量時發生分步反應實驗的教學難點，又解決了實驗裝置復雜及藥品用量較大的缺陷。甚至可以應用于學生動手的微型實驗上，有助于在教學中使學生能更好地領悟相關的化學反應原理，培養學生實驗探究和創新意識的化學核心素養。

一、反應原理

Na2CO3?+?HCl?=?NaHCO3 +?NaCl，NaHCO3?+?HCl?=?NaCl?+?H2O?+?CO2↑

二、實驗儀器及藥品

儀器：去掉針頭的60mL、10mL注射器、2.5mL注射器的針頭、輸液管滴壺上的膠帽

藥品：0.5mol/L的碳酸鈉溶液、0.5mol/L鹽酸溶液、酚酞溶液

三、實驗裝置及組裝說明

用60mL注射器吸取滴有酚酞試液的0.5mol/L的碳酸鈉溶液4mL，取下針頭，將輸液管滴壺上的膠帽套在針頭的位置，并在鐵架臺上固定好;用10mL注射器吸取0.5mol/L鹽酸溶液8mL，取下針頭，換上2.5mL注射器的針頭，將注射器針頭插入膠帽，注入過程中可將連在一起的針筒從鐵架臺上取下，邊注入邊振蕩，當緩慢注入4mL鹽酸的過程中，會發現溶液由紅色變為粉紅色，且過程中幾乎氣泡產生。再次推動10mL注射器，緩慢注入剩余的4mL鹽酸溶液，溶液由粉紅色變為無色，且過程中產生大量氣泡，氣泡被集中收集在60mL注射器的上方，并推動注射器的活塞停留在49～53mL（實驗環境溫度不同）處。

處理優點：60mL注射器與膠帽接觸緊密，排除空氣對實驗的影響，且膠帽彈性好，拔出2.5mL注射器的針頭后氣密性依舊良好，用2.5mL注射器的針頭替換10mL注射器針頭的目的是使擠壓10mL注射器的過程中出來的液體具有較大的壓強起到一個天然的攪拌效果。且瞬間擠壓出來的液體量不會過多，解決了局部過量產生氣泡的問題。

四、實驗創新點

1.節約藥品用量，減少排污，體現了綠色化學的特點。

2.化學實驗儀器小、攜帶方便、教學效率高。它不僅適用于學生實驗，也適用于課堂演示實驗。為理論更及時和實際結合提供了條件。

3.將探究的定性實驗通過此裝置設計為定量實驗，通過計算生成氣體的體積，提升了學生的運算能力。但是最終注射器活塞示數小于氣體體積與液體體積之和，能進一步驗證影響氣體溶解度的因素。

4.能驗證碳酸鈉與鹽酸反應的分步特征，能通過實驗區別碳酸鈉和碳酸氫鈉。提高學生由宏觀的現象出發辨識物質性質到微觀探析其本質的能力，培養其從證據推理到模型認識的過程。