碳酸鈉與碳酸氫鈉鑒別方案的設(shè)計與評價

朱懷義

(江蘇省睢寧縣第一中學(xué) 221200)

實驗是化學(xué)的學(xué)科特征.實驗對化學(xué)學(xué)習(xí)而言，如羽翼于飛鳥，劃槳于輕舟.課堂若以不同實驗的展開為載體，肯定可以濃厚學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、深化學(xué)生對知識的理解，激發(fā)富有創(chuàng)意的能力生長.下面圍繞“碳酸鈉與碳酸氫鈉”鑒別方案的設(shè)計為例，淺談實驗如何促進(jìn)知識向能力轉(zhuǎn)化.

方案1利用二者水溶性的差異來設(shè)計.課本對二者性質(zhì)的比較的文字表述為“二者均為易溶物質(zhì).在相同溫度下，碳酸鈉的溶解度大于碳酸氫鈉”.由于缺少相應(yīng)的數(shù)字輔佐，二者水溶性的差異究竟有多大？學(xué)生建立不起感性的認(rèn)知，能力的生長自然也失去了相應(yīng)的土壤.

通過簡單的文獻(xiàn)資料，可查知在常溫下，碳酸鈉在水中溶解度為21.5 g，碳酸氫鈉為9.6 g.所以，教師可加以引導(dǎo)，若各取2.5 g粉末，加水使之剛好溶解，分別需要12 mL和26 mL的水，形成的飽和溶液的體積明顯不同.再者，將二者水溶性的差異數(shù)字化，對理解侯氏制堿原理、分析向飽和碳酸鈉溶液中持續(xù)通入過量二氧化碳?xì)怏w有不溶物質(zhì)析出也是十分必要的.

方案2利用二者溶液酸堿性的差異來設(shè)計.教材對此表述為“二者溶液均顯堿性.在物質(zhì)的量濃度相同時，碳酸鈉溶液的pH比碳酸氫鈉溶液的大”.同樣，由于沒有將差異量化表述，也錯失了引導(dǎo)學(xué)生追求精細(xì)的訓(xùn)練機(jī)會.

可以粗略配制物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L-1的溶液，然后用pH計測定二者溶液的pH，分別為10.3、8.4.通過實驗，鞏固了溶液配制的技能、了解pH計的使用，這都是培養(yǎng)學(xué)生操作能力非常良好的實驗契機(jī).進(jìn)而向溶液中各滴加兩滴無色酚酞試液，二者溶液的顯色也有明顯區(qū)別，而這既是培養(yǎng)學(xué)生注重精細(xì)的好素材，也為以后理解酸堿滴定歷程變化預(yù)設(shè)伏筆.

方案3利用二者熱穩(wěn)定性的差異來設(shè)計.碳酸氫鈉受熱分解，釋放可以使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體.經(jīng)查，碳酸氫鈉受熱在50℃開始分解，在270℃分解完全.此方案為學(xué)生容易接受，但對此方案原理的考查，大多落在對“功能性實驗裝置(如圖)”能否證明實驗結(jié)論，從而考查學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性.若圖中，碳酸鈉與碳酸氫鈉位置顛倒，則注明不了碳酸氫鈉的熱不穩(wěn)定性.這也啟迪學(xué)生，要注明自己優(yōu)秀，就不能讓自己占有較為有利的客觀條件.

方案4利用二者與酸反應(yīng)劇烈程度的差異來設(shè)計.影響反應(yīng)劇烈程度的因素較多，如反應(yīng)物粉末顆粒大小、使用酸的溫度和物質(zhì)的量濃度大小等；在高一開始學(xué)習(xí)時，也不便揭示碳酸鈉與酸反應(yīng)的歷程.因此，鑒別方案最好表述為“等質(zhì)量的固體與足量酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體體積大小”；經(jīng)簡單推算，可知等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量酸反應(yīng)時，產(chǎn)生氣體體積體積比約為4∶5.

方案5利用二者與氯化鈣溶液混合的現(xiàn)象差異來設(shè)計.在兩支潔凈的試管中分別取相同體積的碳酸銨溶液和碳酸氫鈉溶液，再分別向其中滴加氯化鈣溶液，振蕩.可觀察到碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液混合后有渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)，而盛有碳酸氫鈉溶液的試管內(nèi)仍保持澄清.

課本習(xí)題傳遞的信息，也可為設(shè)計和評價鑒別方案提供支持.蘇教2018版《化學(xué)1》第62頁第7題：(1)碳酸氫鈉是一種酸式鹽，既可以與酸反應(yīng)，又可以與堿反應(yīng).請寫出碳酸氫鈉溶液分別與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式.(提示：碳酸氫鈉溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水)(2)少量碳酸鈉與足量鹽酸反應(yīng)，有二氧化碳?xì)怏w放出；而少量鹽酸與過量碳酸鈉反應(yīng)，則生成碳酸氫鈉和氯化鈉，無氣體放出.請寫出上述反應(yīng)過程中發(fā)生的離子方程式.

根據(jù)7(1)信息，可判斷想當(dāng)然認(rèn)為二者與氫氧化鈣溶液混合的現(xiàn)象差異來鑒別的方案是錯誤的.碳酸氫鈉溶液與氫氧化鈣溶液混合，無論比例如何，也都會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象.反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

方案7利用將酸慢慢滴向二者溶液中產(chǎn)生的現(xiàn)象不同來鑒別.在化學(xué)實驗操作中，物質(zhì)的量的多少可通過不同溶液簡相互滴加的方向不同來保證，所以，只要將少量鹽酸分別滴向二者溶液，碳酸鈉溶液中沒有氣體放出，而碳酸氫鈉溶液中有氣體放出.發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)相似中有差異.對待這些差異，如果通過實驗視角，使學(xué)生在做中看到、體會出來，那才是對知識的深化思考，最終必然促使知識和能力齊頭并進(jìn).