碳酸鈉和碳酸氫鈉鑒別的新思路

徐翔

摘要：碳酸鈉和碳酸氫鈉是鈉的化合物中的重要組成部分，在生活中也非常常見。碳酸鈉和碳酸氫鈉都白色固體，它們的溶液也都是無色溶液，如何鑒別二者，貫穿了本節內容。本文設計實驗利用溫度傳感器和pH傳感器鑒別兩者，為碳酸鈉和碳酸氫鈉鑒別打開了新思路。

關鍵詞：碳酸鈉和碳酸氫鈉;溫度傳感器;pH傳感器

《鈉及其化合物》這一節內容位于人教版新教材化學必修第一冊第二章《海水中的重要元素――鈉和氯》。鈉元素是高中化學新課程新教材中系統介紹的第一個元素，本節內容蘊含《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）中要求的重要元素化合物知識，同時也為物質性質的研究提供方法和載體，為后續其它元素及其化合物的學習奠定基礎。在新課標中，對鈉及其化合物的要求為：“結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉及其重要化合物的主要性質，了解這些物質在生產、生活中的應用。”根據課標要求，在本節內容的教學中應該讓學生具備能列舉、描述、辨識鈉及其典型化合物的重要物理性質和化學性質及實驗現象。能用化學方程式、離子方程式正確表示鈉及其典型化合物的主要化學性質。

碳酸鈉和碳酸氫鈉是鈉的化合物中的重要組成部分，在生活中也非常常見。碳酸鈉和碳酸氫鈉都白色固體，它們的溶液也都是無色溶液，如何鑒別二者，貫穿了本節內容。傳統的教學中往往采用向二者的水溶液中滴加氯化鈣或者氯化鋇的溶液，通過觀察現象來區分碳酸鈉和碳酸氫鈉，并且教師一定會強調不能用氫氧化鈣或者氫氧化鋇溶液鑒別。

對于碳酸鈉和碳酸氫鈉的固體除了觀察外觀，還有其他方法可以鑒別嗎？對于碳酸鈉和碳酸氫鈉的水溶液一定不能用氫氧化鈣溶液鑒別嗎？

取兩支試管，分別裝入約1g Na2CO3和NaHCO3固體，然后向兩支試管中分別滴入幾滴水，振蕩，用溫度傳感器監測溫度的變化。通過電腦數據發現，向碳酸鈉固體中加入少量水，溫度明顯升高，說明碳酸鈉溶于水是放熱過程。向碳酸氫鈉固體中加入少量水，溫度略有降低，說明碳酸氫鈉溶于水吸熱。借助溫度傳感器通過監測碳酸鈉和碳酸氫鈉固體中滴加少量水溫度的變化可以區分二者。

在傳統的教學中教師強調澄清石灰水無法鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉是由于兩者反應現象相同，立即有沉淀生成。用離子方程式表示：

溶液混合現象相同時，并不代表發生的反應一定相同，既然反應不完全相同，也必然會引起某些變化。由方程式可知，雖然都有沉淀生成，但最明顯的區別是碳酸氫鈉還會消耗氫氧根離子，但是碳酸鈉溶液并不會。我們是否可以借助pH傳感器，觀察兩個反應的不同點，并鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液呢？取兩個燒杯分別加入30ml濃度相同約為0.05mol/L飽和澄清石灰水，并向其中分別滴加濃度相同的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液。

通過實驗發現，滴加碳酸氫鈉溶液的ph有明顯的下降，而滴加碳酸鈉溶液的ph變化不明顯。通過對兩個反應方程式的分析發現，滴加碳酸氫鈉溶液會消耗氫氧根離子，pH必然會下降的更快。利用氫氧化鈣溶液是可以鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的，只是需要借助更精密的數字化儀器。

通過數字化傳感器，并由計算機顯示數據和曲線，可以直觀的反映出不同物質或者溶液混合時溫度或者pH的變化，從而幫助鑒別物質。這就是學習者與客觀世界、伙伴世界和自我世界對話的過程[1]。這個“伙伴”既可以是同學師長，可以是先進的儀器設備。借助溫度傳感器或者ph傳感器等先進設備，引領學生認識溶液中不易觀察的微粒，認識化學變化過程。培養學生證據推理的核心素養發展了學生宏觀辨識與微觀探析的能力。

參考文獻：

[1]王云生.課堂轉型與學科核心素養培養——中學化學課堂教學改革探索[M].上海：上海教育出版社，2016：42-43

本文系安徽省教育信息技術研究課題“新課改下高中化學數字化實驗與智慧課堂的深度融合及校本化實施”（課題立項號AH2020084）研究成果。