碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应 [碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的改进]
时间：2019-01-07 03:25:32 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
人教版普通高中新课程标准实验教科书《化学》必修①第56页对碳酸钠和碳酸氢钠的性质进行了科学探究，其中之一是碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应。科学探究的目的是通过此反应比较碳酸根离子与碳酸氢根离子与氢离子反应的速度，从而说明碳酸根离子与氢离子结合的过程。
一、课本实验
【实验2－7】在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各0.3gNaCO或NaHCO粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的NaCO和NaHCO同时倒入试管中，比较它们放出CO的快慢（图2―8）。
由此实验得出的结论是：NaCO和NaHCO都能与稀盐酸反应，且NaHCO与稀盐酸的反应比NaCO的剧烈得多。
二、实验目的
1.比较剧烈程度
从原教材的实验结论“NaHCO和NaCO都能与稀盐酸反应，但NaHCO与稀盐酸的反应要比NaCO与稀盐酸的反应剧烈得多”可以看出，这一实验的直接目的是为了比较反应的剧烈程度，即比较反应速率。
对于不同种物质与某一特定物质反应的速率研究一般以等时间、同浓度为前提，以同一反应物的消耗速率或同一生成物的生成速率进行比较。但对于不同的反应，其反应速率的比较是十分复杂的，它不仅与反应物的浓度和反应时间有关，而且与化学反应的机理密切相关。因此，许多教材中指出“比较CO气体放出的快慢”，而非“比较反应快慢”，更不会是“比较反应速率”，同时限定了反应物的用量，即NaHCO和NaCO为等物质的量，盐酸需适量。如苏教版化学2中设置的实验方案是：“取两支试管，分别加入5mL 0.1 mol�L NaCO溶液、NaHCO溶液，再各加入3mL 0.1 mol�L盐酸。观察并比较两个反应中CO气体放出的快慢。”这一实验方案有效地控制了NaCO、NaHCO的用量，以及盐酸的用量和浓度，同时也避免了使用“比较反应速率”这一欠妥的说法。
2.探索反应规律
NaCO和NaHCO与盐酸反应的实验目的绝非只是研究产生CO的快慢，否则就没有必要对实验中稀盐酸的用量进行严格的限制。它至少还隐藏着对化学反应规律的探索。
当盐酸的量足够时，NaCO完全反应，NaCO+2HCl=2NaCl+HO+CO↑；当盐酸的量不足时，产生的CO与剩余的NaCO反应生成NaHCO，NaCO+HO+CO=2NaHCO。综合上述两个反应即得到NaCO+HCl=NaCl+NaHCO，离子方程式为CO+H=HCO，即在加入少量盐酸的时候，NaCO不能释放出CO。
通过反应规律的探索，可以得出结论：CO与盐酸的反应本质是CO分两步得到H逐步转变成HCO、CO；但HCO只要接受H立即就会产生CO。
三、改进原因
1．0.3g NaCO和NaHCO分别与足量的盐酸反应，通过计算本身是NaHCO与盐酸反应产生的气体要多一些，作为对比实验数据不够恰当。
2.课本上的实验仅仅区分了NaCO和NaHCO分别与盐酸反应的快慢，但是它没有从本质上去解释为什么NaCO与盐酸反应要慢一些，而NaHCO与盐酸反应要快一些。
3.在同时倒置气球的过程中，有可能两种固体不能同时与盐酸接触反应。另外，固体装在气球里面，在倒置时有可能粘在气球内壁或小试管的上方，使得反应不够充分。
4.实验中，采用的气球较软，一个人同时操作较困难，且气球膨胀后体积不同而产生的压力也不一样，对反应速率有影响，效果不是很好。
5.稀盐酸浓度不明确，在实验的过程中不好把握。稀盐酸浓度大于1mol/L，在同时加入NaHCO和NaCO固体中时，反应现象都是同样的剧烈，基本分辨不出NaHCO和NaCO。只有浓度小于1mol/L的稀盐酸与碳酸钠和碳酸氢钠反应，才能从反应的剧烈程度区分开来。
6.称取等质量碳酸钠和碳酸氢钠，但是两个物质的量不同。物质的量大，得到的溶液浓度也大，速率也大。因此，研究的浓度不能相等，实验就没有可比性。
四、改进方案
1.实验原理
HCl+NaCO=CO↑+HO+NaCl
HCl+NaHCO=CO↑+HO+NaCl
2.仪器和试剂
仪器：大玻璃管（2支）、气球（2只）、橡皮塞、注射器、滴定台、滴定夹。
试剂：盐酸（0.5mol/L）、NaCO（0.8mol/L）、NaHCO（0.8 mol/L）。
3.步骤和过程
1）按如图所示组装实验仪器，并检查装置的气密性。
2）在注射器中各装入2mL 0.5mol/L的盐酸溶液。
3）在玻璃管中各装入10mL 0.8mol/L的NaCO溶液和NaHCO溶液。
4）在两玻璃管的顶部各套一相同规格的气球。
5）推动注射器同时注入1mL盐酸溶液，仔细观察气球的变化。
6）继续推动注射器并同时注入剩余的1mL盐酸溶液，观察气球的变化。
4.实验现象
1）当注入1mL盐酸溶液，可以看到盛装NaHCO溶液的玻璃管上方的气球鼓起来了，但盛装NaCO溶液的玻璃管上方的气球没有鼓起来。
2）当再次注入剩余的1mL盐酸溶液，盛装NaCO溶液的玻璃管上方的气球也鼓起来。
5.实验注意事项
1）装置中的气密性必须良好，这是实验成功的关键。
2）用针筒注入稀盐酸时应缓慢、同步。
3）各溶液最适宜的浓度分别为：稀盐酸0.5mol/L，碳酸钠0.8mol/L，碳酸氢钠0.8mol/L。
4）碳酸氢钠溶液应现配现用。
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