碳酸鈉溶液與稀鹽酸反應實驗探究

伍強

摘要：為了使學生易于理解向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量發生分步反應的原因，設計了一套新的實驗裝置。介紹了利用該實驗裝置在課堂中展示碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應的實驗探究過程。實踐表明，該實驗活動能幫助學生更好地領悟相關的化學反應原理和提升教學效果。

關鍵詞：碳酸鈉溶液；稀鹽酸；實驗裝置；實驗探究

文章編號：1005–6629（2014）9–0057–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

2014年1月浙江省普通高中學業水平考試化學試題第36題，試題：將露置于空氣中的某氫氧化鈉固體樣品溶于水，向所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，生成的CO2（標準狀況）與加入的鹽酸體積有如圖關系（不考慮CO2在水中的溶解）。試計算：

（1）鹽酸的物質的量濃度為 mol/L。

（2）該樣品中NaOH與Na2CO3物質的量之比為

。

試題標準答案是：（1）0.4；（2）2：1。

考后，筆者對本校的考生進行了問卷調查，答案全對的學生占14%；答案寫成“（1）0.8；（2）6：1”的學生占81%。大部分學生把題意理解為：滴加150 mL的稀鹽酸是與氫氧化鈉反應，再滴加50 mL的稀鹽酸是與碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體。學生對“向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量”發生分步反應的原理不清楚，原因是：在教學中，教師只是在理論層面上給學生講述分步反應原理，并沒有進行實驗探究，學生沒有真正理解；學生受“鹽和酸反應生成新鹽和新酸”的定向思維影響，誤以為向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸就會生成氯化鈉和二氧化碳氣體。

為此筆者創新設計了一套實驗裝置，在課堂中展示“向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量”的實驗探究過程，能讓學生領悟向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量發生分步反應的原理。

2 實驗裝置的設計

設計的實驗裝置見圖1，在250 mL廣口瓶的橡皮塞中，打三個小孔，中間小孔插入分液漏斗，兩邊兩個小孔分別插入玻璃管，一管與氣球連接，另一管用橡皮管與分液漏斗上口的導管連接，要求裝置氣密性良好。用導管將分液漏斗上口與廣口瓶連通，保持壓強平衡，分液漏斗中液體能順暢流下，反應生成氣體，氣球增大。

3 實驗探究的步驟、現象及反應原理

實驗1 碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量

在廣口瓶中加入1 mol·L-1碳酸鈉溶液20 mL，在分液漏斗中加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，打開活塞，保持稀鹽酸以適中速度滴下，同時不斷搖動裝置，反應沒有氣泡產生，氣球沒有增大，反應的化學方程式：Na2CO3+HCl（少量）=NaHCO3+NaCl。

在分液漏斗中再加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，打開活塞，稀鹽酸順暢流下，同時不斷搖動裝置，反應產生氣泡，氣球逐漸增大，反應的化學方程式：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

實驗2 稀鹽酸中滴加碳酸鈉溶液及二氧化碳氣體吸收

在廣口瓶中加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，在分液漏斗中加入1 mol·L-1碳酸鈉溶液20 mL（在配制時添加少量二乙醇胺鹽酸鹽），打開活塞，滴加碳酸鈉溶液約10 mL關閉活塞，反應產生氣泡，氣球逐漸增大。反應的化學反應式：2HCl（過量）+Na2CO3=2NaCl+H2O+ CO2↑。

再打開活塞，滴加剩下的碳酸鈉溶液，并不斷搖動裝置約1分鐘，氣球干癟，反應的化學方程式：Na2CO3+ CO2+H2O=2NaHCO3。

4 二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液反應速率的實驗探究

在中學化學輔導資料或考題中常常出現：“在飽和碳酸鈉溶液中通入少量的二氧化碳氣體生成白色沉淀”。筆者做過實驗，在飽和碳酸鈉溶液中持續通入二氧化碳氣體至幾個小時才出現白色沉淀。原因是飽和碳酸鈉溶液吸收二氧化碳氣體生成碳酸氫鈉的速度較慢，另生成少量的碳酸氫鈉也不可能達到飽和溶液狀態，因此在飽和碳酸鈉溶液中通入少量的二氧化碳氣體不可能有碳酸氫鈉沉淀析出。

用新設計的實驗裝置，在課堂中對碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應進行半定量實驗探究，呈現向碳酸鈉溶液中滴加少量稀鹽酸反應以及二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液反應的直觀實驗現象，能讓學生領悟碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應各步化學反應原理，進一步領會化學反應中量變與質變的思想。

參考文獻：

[1]宿輝，崔琳.二氧化碳的吸收方法及機理研究[J].環境科學與管理，2006，31（8）：79～81.

[2]呂秉玲.采用二乙醇胺作活化劑的碳堿法生產硼砂[J].無機鹽工業，2006，38（12）：34～36.

[3]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].北京：人民教育出版社，2004：50.

[4]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].南京：江蘇教育出版社，2009：51.

摘要：為了使學生易于理解向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量發生分步反應的原因，設計了一套新的實驗裝置。介紹了利用該實驗裝置在課堂中展示碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應的實驗探究過程。實踐表明，該實驗活動能幫助學生更好地領悟相關的化學反應原理和提升教學效果。

關鍵詞：碳酸鈉溶液；稀鹽酸；實驗裝置；實驗探究

文章編號：1005–6629（2014）9–0057–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

2014年1月浙江省普通高中學業水平考試化學試題第36題，試題：將露置于空氣中的某氫氧化鈉固體樣品溶于水，向所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，生成的CO2（標準狀況）與加入的鹽酸體積有如圖關系（不考慮CO2在水中的溶解）。試計算：

（1）鹽酸的物質的量濃度為 mol/L。

（2）該樣品中NaOH與Na2CO3物質的量之比為

。

試題標準答案是：（1）0.4；（2）2：1。

考后，筆者對本校的考生進行了問卷調查，答案全對的學生占14%；答案寫成“（1）0.8；（2）6：1”的學生占81%。大部分學生把題意理解為：滴加150 mL的稀鹽酸是與氫氧化鈉反應，再滴加50 mL的稀鹽酸是與碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體。學生對“向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量”發生分步反應的原理不清楚，原因是：在教學中，教師只是在理論層面上給學生講述分步反應原理，并沒有進行實驗探究，學生沒有真正理解；學生受“鹽和酸反應生成新鹽和新酸”的定向思維影響，誤以為向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸就會生成氯化鈉和二氧化碳氣體。

為此筆者創新設計了一套實驗裝置，在課堂中展示“向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量”的實驗探究過程，能讓學生領悟向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量發生分步反應的原理。

2 實驗裝置的設計

設計的實驗裝置見圖1，在250 mL廣口瓶的橡皮塞中，打三個小孔，中間小孔插入分液漏斗，兩邊兩個小孔分別插入玻璃管，一管與氣球連接，另一管用橡皮管與分液漏斗上口的導管連接，要求裝置氣密性良好。用導管將分液漏斗上口與廣口瓶連通，保持壓強平衡，分液漏斗中液體能順暢流下，反應生成氣體，氣球增大。

3 實驗探究的步驟、現象及反應原理

實驗1 碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量

在廣口瓶中加入1 mol·L-1碳酸鈉溶液20 mL，在分液漏斗中加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，打開活塞，保持稀鹽酸以適中速度滴下，同時不斷搖動裝置，反應沒有氣泡產生，氣球沒有增大，反應的化學方程式：Na2CO3+HCl（少量）=NaHCO3+NaCl。

在分液漏斗中再加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，打開活塞，稀鹽酸順暢流下，同時不斷搖動裝置，反應產生氣泡，氣球逐漸增大，反應的化學方程式：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

實驗2 稀鹽酸中滴加碳酸鈉溶液及二氧化碳氣體吸收

在廣口瓶中加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，在分液漏斗中加入1 mol·L-1碳酸鈉溶液20 mL（在配制時添加少量二乙醇胺鹽酸鹽），打開活塞，滴加碳酸鈉溶液約10 mL關閉活塞，反應產生氣泡，氣球逐漸增大。反應的化學反應式：2HCl（過量）+Na2CO3=2NaCl+H2O+ CO2↑。

再打開活塞，滴加剩下的碳酸鈉溶液，并不斷搖動裝置約1分鐘，氣球干癟，反應的化學方程式：Na2CO3+ CO2+H2O=2NaHCO3。

4 二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液反應速率的實驗探究

在中學化學輔導資料或考題中常常出現：“在飽和碳酸鈉溶液中通入少量的二氧化碳氣體生成白色沉淀”。筆者做過實驗，在飽和碳酸鈉溶液中持續通入二氧化碳氣體至幾個小時才出現白色沉淀。原因是飽和碳酸鈉溶液吸收二氧化碳氣體生成碳酸氫鈉的速度較慢，另生成少量的碳酸氫鈉也不可能達到飽和溶液狀態，因此在飽和碳酸鈉溶液中通入少量的二氧化碳氣體不可能有碳酸氫鈉沉淀析出。

用新設計的實驗裝置，在課堂中對碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應進行半定量實驗探究，呈現向碳酸鈉溶液中滴加少量稀鹽酸反應以及二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液反應的直觀實驗現象，能讓學生領悟碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應各步化學反應原理，進一步領會化學反應中量變與質變的思想。

參考文獻：

[1]宿輝，崔琳.二氧化碳的吸收方法及機理研究[J].環境科學與管理，2006，31（8）：79～81.

[2]呂秉玲.采用二乙醇胺作活化劑的碳堿法生產硼砂[J].無機鹽工業，2006，38（12）：34～36.

[3]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].北京：人民教育出版社，2004：50.

[4]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].南京：江蘇教育出版社，2009：51.

摘要：為了使學生易于理解向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量發生分步反應的原因，設計了一套新的實驗裝置。介紹了利用該實驗裝置在課堂中展示碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應的實驗探究過程。實踐表明，該實驗活動能幫助學生更好地領悟相關的化學反應原理和提升教學效果。

關鍵詞：碳酸鈉溶液；稀鹽酸；實驗裝置；實驗探究

文章編號：1005–6629（2014）9–0057–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

2014年1月浙江省普通高中學業水平考試化學試題第36題，試題：將露置于空氣中的某氫氧化鈉固體樣品溶于水，向所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，生成的CO2（標準狀況）與加入的鹽酸體積有如圖關系（不考慮CO2在水中的溶解）。試計算：

（1）鹽酸的物質的量濃度為 mol/L。

（2）該樣品中NaOH與Na2CO3物質的量之比為

。

試題標準答案是：（1）0.4；（2）2：1。

考后，筆者對本校的考生進行了問卷調查，答案全對的學生占14%；答案寫成“（1）0.8；（2）6：1”的學生占81%。大部分學生把題意理解為：滴加150 mL的稀鹽酸是與氫氧化鈉反應，再滴加50 mL的稀鹽酸是與碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體。學生對“向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量”發生分步反應的原理不清楚，原因是：在教學中，教師只是在理論層面上給學生講述分步反應原理，并沒有進行實驗探究，學生沒有真正理解；學生受“鹽和酸反應生成新鹽和新酸”的定向思維影響，誤以為向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸就會生成氯化鈉和二氧化碳氣體。

為此筆者創新設計了一套實驗裝置，在課堂中展示“向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量”的實驗探究過程，能讓學生領悟向碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量發生分步反應的原理。

2 實驗裝置的設計

設計的實驗裝置見圖1，在250 mL廣口瓶的橡皮塞中，打三個小孔，中間小孔插入分液漏斗，兩邊兩個小孔分別插入玻璃管，一管與氣球連接，另一管用橡皮管與分液漏斗上口的導管連接，要求裝置氣密性良好。用導管將分液漏斗上口與廣口瓶連通，保持壓強平衡，分液漏斗中液體能順暢流下，反應生成氣體，氣球增大。

3 實驗探究的步驟、現象及反應原理

實驗1 碳酸鈉溶液中滴加稀鹽酸至過量

在廣口瓶中加入1 mol·L-1碳酸鈉溶液20 mL，在分液漏斗中加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，打開活塞，保持稀鹽酸以適中速度滴下，同時不斷搖動裝置，反應沒有氣泡產生，氣球沒有增大，反應的化學方程式：Na2CO3+HCl（少量）=NaHCO3+NaCl。

在分液漏斗中再加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，打開活塞，稀鹽酸順暢流下，同時不斷搖動裝置，反應產生氣泡，氣球逐漸增大，反應的化學方程式：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

實驗2 稀鹽酸中滴加碳酸鈉溶液及二氧化碳氣體吸收

在廣口瓶中加入1 mol·L-1稀鹽酸20 mL，在分液漏斗中加入1 mol·L-1碳酸鈉溶液20 mL（在配制時添加少量二乙醇胺鹽酸鹽），打開活塞，滴加碳酸鈉溶液約10 mL關閉活塞，反應產生氣泡，氣球逐漸增大。反應的化學反應式：2HCl（過量）+Na2CO3=2NaCl+H2O+ CO2↑。

再打開活塞，滴加剩下的碳酸鈉溶液，并不斷搖動裝置約1分鐘，氣球干癟，反應的化學方程式：Na2CO3+ CO2+H2O=2NaHCO3。

4 二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液反應速率的實驗探究

在中學化學輔導資料或考題中常常出現：“在飽和碳酸鈉溶液中通入少量的二氧化碳氣體生成白色沉淀”。筆者做過實驗，在飽和碳酸鈉溶液中持續通入二氧化碳氣體至幾個小時才出現白色沉淀。原因是飽和碳酸鈉溶液吸收二氧化碳氣體生成碳酸氫鈉的速度較慢，另生成少量的碳酸氫鈉也不可能達到飽和溶液狀態，因此在飽和碳酸鈉溶液中通入少量的二氧化碳氣體不可能有碳酸氫鈉沉淀析出。

用新設計的實驗裝置，在課堂中對碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應進行半定量實驗探究，呈現向碳酸鈉溶液中滴加少量稀鹽酸反應以及二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液反應的直觀實驗現象，能讓學生領悟碳酸鈉溶液與稀鹽酸互滴反應各步化學反應原理，進一步領會化學反應中量變與質變的思想。

參考文獻：

[1]宿輝，崔琳.二氧化碳的吸收方法及機理研究[J].環境科學與管理，2006，31（8）：79～81.

[2]呂秉玲.采用二乙醇胺作活化劑的碳堿法生產硼砂[J].無機鹽工業，2006，38（12）：34～36.

[3]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].北京：人民教育出版社，2004：50.

[4]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].南京：江蘇教育出版社，2009：51.