碳酸钠碳酸氢钠热稳定性实验的改进
对碳酸钠、碳酸氢钠分别和同浓度的盐酸反应的实验研究与改进
对碳酸钠、碳酸氢钠分别和同浓度的盐酸反应的实验研究与改进作者：夏立先等来源：《中学化学》2015年第03期中学化学不同版本不同年份的教材，有关比较碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度的盐酸反应快慢的实验，其实验设计都存在一些问题。
为此，笔者对该实验进行了研究，并作了改进。
一、部分版本教材实验设计存在的问题1.高级中学课本化学（必修）第一册（人民教育出版社1990年10月第1版），其中第四章第二节有关内容片段：“【实验4-5】把少量盐酸分别加入盛着碳酸钠和碳酸氢钠的两个试管。
比较它们放出二氧化碳的快慢程度。
碳酸氢钠遇到盐酸放出二氧化碳的反应，要比碳酸钠剧烈得多。
”存在问题：该实验设计很不严密，没有给出盐酸的浓度及量的多少、也没有给出碳酸钠和碳酸氢钠的量，无法进行比较，其结果没有说服力。
2.全日制普通高级中学教科书（必修）化学第一册（人民教育出版社2003年6月第1版），其中第二章第二节有关内容片段：“【实验2-7】在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸，将两个各装有0.3 g碳酸钠或碳酸氢钠粉末的小气球分别套在两支试管口。
将气球内的碳酸钠和碳酸氢钠同时倒入试管中（如图2-8，略），观察反应现象。
从上述实验可以看出，碳酸钠和碳酸氢钠都能与稀盐酸反应，但碳酸氢钠与稀盐酸反应要比碳酸钠与稀盐酸反应剧烈得多。
”存在问题：该实验设计也不严密，主要存在两个问题：（1）没有给出稀盐酸的浓度是多少，盐酸的量可能都过量也可能都不够或者一个过量一个不够。
（2）碳酸钠和碳酸氢钠质量一样多是不合理的，因为碳酸钠比碳酸氢钠的物质的量少，在酸过量的情况下碳酸氢钠产生二氧化碳比碳酸钠多，气球理应大，这样就不能根据气球的大小来判断反应的剧烈程度。
通过以上分析可知，这个看似简单的实验，看来并不简单，需要认真研究和分析。
二、实验研究与改进1.理论分析要想比较碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度的盐酸反应的剧烈程度，必须根据控制变量法设计实验。
碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量要相等；盐酸的浓度及体积要相等，酸要适当过量，保证产生的气体的量一样；反应温度要相差不大。
用对比实验对碳酸钠和碳酸氢钠性质探究
HCO+Ca2++OH-=== CaCO3↓+H2O （当碳酸氢钠少量时）
2HCO+Ca2++ 2OH-===CaCO3↓+CO+2H2O （当碳酸氢钠过量时）
用氢氧化钙不能鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。 碳酸氢钠能与氢氧化钠反应，反O 消耗 HCl 物质的量与产生二氧化碳的体积的关系如图 4 所示。
对比是科学研究中最常用的基本方法，在化学教学中 运用对比实验不仅能使学生更有效地获取知识，还有助于 培养学生的各种能力，所以在教学中应尽量多的采用对比 实验，从而收到良好的教学效果，下面谈谈教学中对碳酸钠 和碳酸氢钠性质对比教学的体会。 一、碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性对比
人教版化学必修 1 对于碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性比 较这一实验，教材的设计是将二者的热稳定性实验分开先 后做。该实验操作虽然容易，但在实际教学中，整个操作过 程花费时间较长，较难保证按时完成教学任务。再者，这样 设计使学生对这两种钠盐的热稳定性比较的认识不够 深刻。
1. 实验探究 将教材中的碳酸钠和 NaHCO3热稳定性实验合并采用 套管实验，取一支大试管和一支小试管，双孔橡皮塞和单孔 橡皮塞各一个，直角玻璃导管一长一短各一根，按图搭好装 置。教学时，教师首先演示热稳定性对比试验，在小试管中 装入适量的碳酸氢钠，大试管中装入适量的碳酸钠，塞紧胶 塞后将导管插入澄清石灰水中。点燃酒精灯加热，可以观 察到盛有碳酸氢钠的试管有气体生成，并使澄清石灰水变 浑浊，而另烧杯中无明显变化。通过改进，学生更好地理解 了同样使用酒精灯加热，碳酸钠很稳定而碳酸氢钠很不稳 定，这个实验操作简单，现象明显，有利于学生理解和掌握 碳酸氢钠的热不稳定性，既节省了时间，也更有利于培养了 学生的观察能力和分析能力。 2. 碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性应用 （1）鉴别碳酸钠和碳酸氢钠固体：将碳酸钠和碳酸氢钠 固体加热，能使澄清石灰水变混浊的是碳酸氢钠； （2）除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠：将混有碳酸氢钠的 碳酸钠固体加热，使碳酸氢钠分解转变为碳酸钠，从而除去 碳酸氢钠。 二、碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应速率比较
碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验改进
中教学参考ZH O N (；M E H l'A M 'E JIA O X I'E C ANKAO』2020年第1 1期 (总第530期〉-实验园地mKKKKtKKmmmmmmmmmmm磷酸物和礞酸氢納热稳定性实验改进蔡志武(贵州省瓮安中学贵州瓮安550400)文章编号:1002-2201 (2020) 114X )70^02人教版化学必修1，第三章金属及其化合物的第二 节“几种重要的金属化合物”中，碳酸钠和碳酸氢钠的性 质比较实验(2)中，教材用相同的装置分别对碳酸钠和 碳酸氢钠进行热稳定性实验，耗时、繁琐,并且不能保证 两次实验的条件完全相同。
为此,不少教师对碳酸钠和 碳酸氢钠热稳定性的实验装置进行了改进，最常见的就 是采用内外双导管实验，但是该装置因为需要将配套的 大小橡皮塞固定在同一根导管上而使实验的准备工作 量大大增加，组装不简便，拆卸时试管、导管易损坏，也 不利于连续进行课题演示。
―、提出的问题有关的期刊、教参和网络等介绍了很多碳酸钠和碳 酸氢钠热稳定性实验改进的方案，下面是最近几年的几 种改进实验。
1.重庆市清华中学文继明和于玲玲两位老师利用双试管实验[2]，对碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验进行 了改进,实验装置如图1所示。
中图分类号:G 633.8文献标识码：B橡皮筋.澄清石灰水图1实验装置12.安徽淮南二中王开华和周彦两位老师设计U 形管改进实验[2],对碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验进行 了改进，实验装置如图2所示。
3.江苏徐州市鼓楼区教研室徐立铭老师和江苏徐 州市西苑中学李德前老师设计了 V 型管实验，对碳酸 钠和碳酸氢钠热稳定性实验进行了改进，实验装置如图 3所示。
以上这几种碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性的实验改 进，都存在问题或不足:第一，以上改进装置都需要酒精 灯直接加热，由于酒精灯火焰面积受限和火焰摆动等原 因，会导致两个仪器或两个部位受热条件不好控制，受 热环境可能还是不相同，同时由于是酒精灯直接加热， 加热或拆卸装置时处理不当就可能使玻璃仪器损坏或 受热发生炸裂。
再议碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验的改进
再议碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验的改进作者：黄金泉杨晓东来源：《化学教学》2021年第01期摘要：在文献研究的基础上，创新设计一种较为简便且易操作的实验方法：取2支硬质试管，试管口同方向上下错位10cm左右，用扎带将它们捆扎在一起，往两试管中分别加入碳酸氢钠、碳酸钠固体，各自连接带导管的单孔橡皮塞，将两导管一一通入澄清石灰水中。
加热大约2分钟后即可观察到实验现象。
该实验装置实用性强、成功率高，适用于课堂演示和学生分组实验。
关键词：碳酸氢钠;热稳定性;实验改进;硬质试管;澄清石灰水1问题的提出“碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性比较”实验是现行人教版普通高中课程标准实验教科书《化学1·必修》第56页中一个重要的演示实验。
该实验是采用一套相同的装置通过同时、分别加热碳酸钠和碳酸氢钠来完成的，应该说其实验现象是明显的。
但这样操作需要做两个实验，分两处加热，费时耗力，且不能保证两处实验的加热环境完全相同。
有些版本的教材对该演示实验没作安排，但在新授课过程中，大多数教师都会对该实验进行适当的补充。
笔者查阅相关文献，大多是采用“套管实验”来比较碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性，如图1所示。
套管实验固然对比性强，现象明显，且只需加热一次，但也有诸多不便因素，比如实验装置组装起来比较麻烦，内试管的支撑仅靠一根玻璃导管并不牢固，容易折断。
因此，该装置的实用性受到了一定的限制。
为此，笔者将“碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性比较”的实验进行了再改进，愿与同行们探讨，以求抛砖引玉。
2对一些改进的实验装置的评述带着疑问，笔者查阅了近年的相关文献资料。
王开华和周彦老师，在设计方案时充分考虑到实用性和对比性，既保证了加热环境相同，增强了比对性，又体现了实验装置的简便性，实验仪器少，组装方便。
其亮点是制作了一个中问隔开的u形管（如图2所示）。
按作者的说法，该隔开u形管两侧管子没有任何气体或物质交换。
但笔者对改进后的这套实验装置有点想法，愿与两位老师商榷：如何能做到在u形管的中间进行隔离，使两侧管子没有任何气体或物质交换？用什么材料能达到如此密封的程度？文章中并未明确指出，推测对大多数教师而言，恐怕很难做到这一点。
借助传感器探究碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性
借助传感器探究碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性作者：徐建菊吴晓红来源：《化学教学》2019年第04期摘要：对酒精灯加热条件下碳酸钠与碳酸氢钠时导管插入澄清石灰水均出现浑浊的现象，进行理论分析并设计实验进行探究。
用二氧化碳传感器测定在酒精灯加热条件下，碳酸钠、碳酸氢钠试样及灼烧约1小时的碳酸氢钠密闭体系内二氧化碳浓度的变化情况。
结果表明，用酒精灯加热时，碳酸氢钠不稳定易分解，而碳酸钠很稳定不易分解。
通过分析此现象，有助于深化学生对碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的理解。
关键词：碳酸钠; 碳酸氢钠; 热稳定性; 二氧化碳传感器; 实验探究文章编号： 10056629（2019）4006304中图分类号： G633.8文献标识码： B1 问题的提出《普通高中化学课程标准（2017年版）》在对素养4“科学探究与创新意识”划分的水平4中指出“能用数据、图表、符号等处理实验信息;能对实验中的‘异常’现象和已有结论进行反思、提出质疑和新的实验设想，并进一步付诸实施”[1]。
由此可知实验过程中出现的“异常现象”隐含着可挖掘的潜在知识和价值。
笔者在进行碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性区别的实验时发现了“异常现象”，即酒精灯在加热碳酸钠和碳酸氢钠固体时，将导管插入澄清石灰水中，澄清石灰水都变浑浊了。
对于碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性的比较，人教版高中化学教材安排在“科学探究”栏目中，进行套管实验，实验过程中师生一起得出关于碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，即碳酸钠加热不分解，碳酸氢钠加热易分解[2];鲁科版高中化学教材安排在“活动·探究”栏目中，得出的结论是：“实验表明，在酒精灯加热的条件下，碳酸钠不能分解，而碳酸氢钠能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳”[3];苏教版高中化学教材安排在“活动与探究”栏目中，通过实验得出关于碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质对比的表格，表格中关于二者热稳定性是这样描述的：“碳酸钠稳定、碳酸氢钠不稳定”[4]。
三个版本教材在对于二者热稳定性的描述中都能得出碳酸钠稳定而碳酸氢钠不稳定这一说法，可见笔者所得实验现象与教材描述不相符。
碳酸钠与碳酸氢钠性质对比的实验改进设计方案
实验五实验改进与创新设计Na2CO3、NaHCO3与酸反应生成CO2的演示实验改进问题的提出人教版高中化学必修一第三章第二节中涉及到了碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较，通过碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应，比较反应放出CO2的多少及剧烈程度来比较二者性质，但演示得到的实验现象往往不那么明显，装置也有待完善。
书中的内容不足在于：将气球简单套在试管口，气密性差，气球胀大的同时容易脱落，而且将碳酸钠、碳酸氢钠倒进试管的过程中，部分粉末粘附在气球里或试管壁上而容易导致实验的失败。
问题解决设想怎样通过改善实验的装置来达到得到满意实验效果的目的呢？对于碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸的反应，要避免由于药品量少而部分又粘附在气球或试管内壁上而导致实验失败，且气泡逸出的快慢要明显，另外，演示的过程还要清晰明显，容易观察。
最后，两者产生的二氧化碳的体积量要能够比较，给同学们一个定量的对比，形象直观。
实验设计方案根据以上的设想，查找文献后，我们设计组装了两套装置，对碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生二氧化碳的实验进行了改进。
一套是“产生二氧化碳的速率比较”装置；另一套则是“产生二氧化碳的体积的比较”装置。
1.改进的实验内容：Na2CO3、NaHCO3与稀盐酸反应生成CO2的比较演示实验装置2.仪器与药品:铁架台铁夹注射器20mL(2支) 橡胶塞弯管胶管量筒具支试管大硬质玻璃管(2支) 小气球2个1.5 mol/L HCl溶液10mL（用浓盐酸兑水配制）0.8mol/L Na2CO3溶液10mL0.8mol/L NaHCO3溶液10mL3.实验装置一的图示3.1 两个硬质玻璃管，上下开口，上口各套一气球，下口各塞一橡皮塞。
3.2 在硬质玻璃管中分别装入0.8mol/L Na2CO3和NaHCO3溶液10mL。
3.3取两个带针头的一次性注射器盛装配好的稀盐酸溶液各5 mL插入硬质玻璃管下口的橡皮塞(未穿透)，并将装好的玻璃管固定在蝴蝶夹两侧。
碳酸钠及碳酸氢钠的性质比较教案
二、碳酸钠和碳酸氢钠［引言］［讲述］［投影］碳酸钠俗名叫_______，也叫_______ ，碳酸氢钠俗名叫_______ 。
碳酸钠晶体的化学式是______________ ，碳酸钠晶体在干燥的空气中容易失去________变成碳酸钠粉末。
［科学探究］（1）实验［投影］［投影］《中华人民国节约能源法》第四十七条公共机构应当厉行节约，杜绝浪费，带头使用节能产品、设备，提高能源利用效率。
本法所称公共机构，是指全部或者部分使用财政性资金的国家机关、事业单位和团体组织。
［科学探究］（2）碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性［实验］同时加热Na2CO3与NaHCO3（已检验过，装置气密性良好）［投影］现象结论Na2CO3阅读课本回答做实验，观察填写现象得出结论思考做实验，观察填写现象回归教材完善学生的实验能力，培养学生的观察能力训练学生用对比的方法认识事物了解有关节约能源法的知识，意识到平时要节约能源完善学生的实验能力，培养学生的观察能力《碳酸钠和碳酸氢钠的性质》教学设计一、教材分析《几种重要的金属化合物》是新教材中有关金属及其化合物性质的重要的学习容之一。
金属在自然界基本以化合态形式存在，因此第一节介绍金属单质的性质后，第二节重点讲述了钠、铝、铁的化合物性质。
在这一节容里，新教材安排了精彩的图片和丰富的实验探究。
旨在强调学生的主体学习能力，倡导学生主动参与，乐于探究，培养学生探究、分析和解决问题的能力、以及交流与合作的能力，对提高学生全面的科学素养具有十分重要的作用。
《碳酸钠与碳酸氢钠的性质》本节容在呈现方式上有以下特点：图画较多，有利于引起学生的学习兴趣，对所学知识留下深刻的印象；活动较多，有利于培养学生的各种能力。
在介绍碳酸钠和碳酸氢钠时，采用科学探究的形式，突出实验引探功能；利用对比的方法，让学生填写表格，可使学生在比较中学习。
教学重点是碳酸钠和碳酸氢钠的性质，难点是如何引导学生正确观察实验现象，并分析这些现象的本质，对碳酸钠和碳酸氢钠的性质作出正确的判断。
碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验改进条件优化设计
碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验改进的条件优化设计初中九年级化学新教材(下册)第十一单元《盐化肥》中对碳酸钠和碳酸氢钠的性质进行了科学探究, 即碳酸钠、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加深学生对日常生活中常见盐的认识。
为了进一步让学生能够区分碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应的差异，为高中的学习做好铺垫。
笔者沿用了人教版普通高级中学教科书(试验修订本必修) 化学第一册[实验2- 7]碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应的对比实验：用等质量( 0.3g)的碳酸钠和碳酸氢钠与2mL的稀盐酸发生反应。
通过气球膨胀快慢和大小来比较两个反应的剧烈程度。
但是通过大量的实验，笔者认为，这个实验存在以下几点不足：①没有指明盐酸的具体浓度。
并不是所有浓度的稀盐酸都能比较出两个反应的剧烈程度的。
笔者经过大量的实验证明：当盐酸的浓度超过1.8mol /L时，二者反应同样剧烈，无法比较。
②实验现象不明显。
并不能很明显地观察到气球膨胀的快慢。
③用气球膨胀的大小来比较二者的反应速率是不科学的。
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。
④反应不同步。
采用的气球较软，一个人同时操作较困难,固体粉末难以完全倒入试管中。
为了解决以上不足，笔者对此实验装置进行了改进并对实验条件进行了优化设计。
正交试验设计是研究和处理多因素试验的一种科学方法，它利用一套现存的规格化的表来安排试验，通过少量的试验，分析试验结果，寻求最佳的实验条件。
在此，笔者采用了正交试验设计法对本反应中碳酸钠和碳酸氢钠的用量、稀盐酸的浓度这两个主要因素进行了试验，确定了最佳的实验条件，并取得了较好的效果。
1、实验仪器与试剂(见表1)表1仪器名称数量试剂名称浓度三叉管2支碳酸钠固体锥形瓶2个碳酸氢钠固体导气管若干稀盐酸0.5mol/L、1mol/L、2mol/L托盘天平1台水2、实验改进装置：如图1所示3、操作步骤:（1）安排试验方案，选定在碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应中，对两者速率影响最大的碳酸钠和碳酸氢钠的用量、稀盐酸的浓度这两个主要因素进行试验，选择正交表，绘制因素水平表（见表2）表2 因素水平表因素固体质量/g 稀盐酸浓度/mol/L1 0.1 0.52 0.2 13 0.3 2（2）如图1所示，安装两套相同装置，其中一个支管中装入碳酸钠粉末，另一个装入盐酸溶液；另一套支管中装入相同质量的碳酸氢钠与相同体积、相同浓度的盐酸溶液。
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碳酸钠碳酸氢钠
热稳定性实验的改进
何亦飞
浙江省龙游县湖镇中学(324401)
现行高中化学第一册(必修)第104页,在[实验4-6]验证碳酸钠和碳酸氢钠受热变化的实验时,通常按教材中的装置分步进行。
笔者认为运用该装置进行实验,操作不大方便,实验时间长,且对比不很明显。
据此,我们对该实验装置作如下改进。
a.实验装置如图1。
b.操作过程如下。
①按图1装置好仪器,并检查装置的气密性。
②取下该装置,在具支试管及小试管内分别加入等量的(2～3g)碳酸钠和碳酸氢钠粉末,并在干燥管内加入适量的无水硫酸铜粉末,管口处放入一小团脱脂棉,然后在烧杯1和烧杯2内倒入澄清的石灰水
,重新搭好装置。
③用酒精灯在具支试管下部加热,约2～3min,随之观察到烧杯1中出现少量气泡(空气膨胀缘故),石灰水无变化;与此同时,在烧杯2内有较多的气泡出现,石灰水明显变浑浊。
同时干燥管内的硫酸铜粉末变成蓝色。
由此证明,碳酸钠受热很稳定,没有变化,而碳酸氢钠不稳定,受热易分解生成二氧化碳和水。
改进后的演示实验装置将装有碳酸氢钠粉末的小试管插入具支试管内,同时加热,使碳酸钠直接受热,而碳酸氢钠间接受热,对比效果更好,现象明显、直观,学生印象加深;实验装置简单易行。
图1 碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验装置
解决此问题时,就会产生探究新规律的强烈欲望,变被动学习为主动探索,学生很自然的进入探索情境。
又如在讲解大气压强时,除做课本P126图11-24,图11-25演示实验外,适当增加演示实验“空杯吸水”(图2)。
取一盘,装水(不要太满),点燃蜡烛扣上空杯,盘中水少了,何故?演示“小试管向上爬行”(图3),大试管内的水徐徐流出小试管自动上升,何故?这样使教学过程成为一种渴望以及不断探索真理
的带有情景色彩的意向活动,强烈地激发了学生求知欲望,教师教的得法,学生学得有味,轻松地进入探索创新的高潮。
苏联心理学家列・符・赞可夫经过
20年的教改实践得出结论:“教学法一旦触及学生的情绪和意向领域,触及学生的精神需要,这种教学法就能发挥高度有效的作用”。
几十年的教学实践使我深刻地体会到列・符・赞可夫强调实验教学的深远意义,同时我也认识到加强物理实验,改进教法,必须解决三个问题:
一是
激其趣、奋其志,使学生乐于学勤于学;二是解
其思、倡其辨,使学生自为研索,自求解决;三
是授其法、增其能,使学生学而有才,善学能
做。
学生是学习的主人,教师只是起主导作
用,只要学生对学习感兴趣,立志好学,就会
“师逸而功倍,又从而庸之”,不断提高课堂教
学效益。
图2 空杯吸水 图3 小试管上爬
9 1999年第4期 实 验 教 学 与 仪 器。