碳酸钠碳酸氢钠与盐酸反应的实验设计
Na2CO3和NaHCO3分别与盐酸反应实验
一:设计思路
缺点及解决方案:
1.固体落入稀盐酸有先后,且容易粘在试管内壁。 实践表明将固体与液体放置位置对调,可以解 决这个问题。
2.产生气体过少时气球几乎不膨胀,气体较多时 气球易脱落。通过计算添加药品的量能解决气 球膨胀大小的问题,选择有凸口的试管并用线 绳将气球系在试管上能解决气球脱落问题。
二:实验步骤
1. 如图组装实验仪器并检验装置的气密性;
NaHCO3溶液 稀盐酸
Na2CO3溶液 稀盐酸
2.用橡皮塞分别塞好两试管一端，将橡皮塞的 一端朝下倒立固定在铁架台的滴定管夹上；
二:实验步骤
3.用量筒量取相同浓度2mol/L的Na2CO3和 NaHCO3溶液各10ml，将其分别倒入两试管 中； 4.将气球分别套在有凸口的试管另外一端并 用线绳将气球系紧； 5.用两注射器分别吸入5ml9mol/L盐酸； 6.将注射器插入橡皮塞，将盐酸分两次同时 注入，每次2.5ml，观察这2次气球的变化。
三:实验结果记录
Байду номын сангаас
四:实验小结
改进后的实验操作简单，现象明显， 过程有趣，安全性强，既适合教师课 堂演示，也可以开设学生分组实验,达 到了改进实验的目的。
高中化学新课程实验 创新大赛
------碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的改进
湘阴一中
杨海翔
2015年10月
一:设计思路
比较碳酸钠、碳酸氢钠固体与盐酸 反应生成二氧化碳快慢是中学化学中 一个传统的实验,在人教版教材中通常 会采用右边装置进行对比实验。实验 方案:试管中放入相同浓度的3mL稀盐 酸,气球中分别放入0.3g的碳酸钠、碳 酸氢钠固体。实验开始时将气球末端 同时提起,让固体进入稀盐酸中,通过 观察气球膨胀的速率及大小来比较反 应的快慢。
混合碱中碳酸钠和碳酸氢钠含量的测定
混合碱中碳酸钠和碳酸氢钠含量的测定
实验原理
在碳酸钠和碳酸氢钠和混合碱中滴入盐酸时，会先发生如下反应：
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
先使全部的碳酸钠转变成碳酸氢钠，然后再发生反应：
NaHCO3+ HCl= NaCl+ CO2↑+H2O
如果在第一个反应发生过程中滴入酚酞溶液，以盐酸滴定到无色，此时溶液中的碳酸钠仅被的滴定成碳酸氢钠，根据用去盐酸的量就可以算出碳酸钠的量。
然后在向溶液中加入甲基橙，用盐酸滴定至溶液由绿色滴定到亮黄色，此时溶液中的碳酸氢钠全部反应，根据盐酸的量可以算出总碱量，结合上一步算出的碳酸钠的量就可以算出该混合碱的组成。
思考题
1. 本实验用酚酞做指示剂时，所消耗的盐酸较用甲基橙少，为什么？
因为用酚酞做指示剂时只是盐酸和碳酸钠反应，而用甲基橙做指示剂时，是上一步反应完的生成的碳酸氢根和溶液中本身存在的碳酸氢根的和来反应，反应的比例又相同，所以第二次总会多一点。
2. 在总碱量的计算式中，V有几种求法？如果只要求测定总碱量，实验应该怎样做？
V表示用去盐酸的总体积，可以直接读出来；如果只要求测定总碱量，只需要用甲基橙做指示剂，滴定至橙色。
3. 在测定一批烧碱或碱灰样品时，若分别出现V1<V2,V1=V2,V1>V2,V1=0,V2=0的情况，说明样品的组成有什么差别？
4.滴定管和移液管使用前均需要用操作溶液荡洗，而滴定用的烧杯或锥形瓶为什么不能用待测液润洗？
因为滴定管的移液管要求里面的溶液的浓度一定要准确，所以要润洗，避免内壁的水珠对溶液的稀释；而烧杯或锥形瓶要求里面的总物质的量要准确，所以不可以润洗，避免液体挂在内壁上。
关于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的实验研究
关于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的实验研究人教版高中化学必修教材[1]第一册32页有这样一个实验：在两只试管中分别加入3mL 稀盐酸，将两个各装有0.3gNa2CO3和NaHCO3粉末的小气球分别套在两只试管口。
将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，比较它们放出CO2的快慢。
由此实验得出的结论是：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，但NaHCO3与稀盐酸的反应要比Na2CO3与稀盐酸的反应剧烈得多。
笔者认为该实验存在如下问题：1、对这个实验的质疑1.1教材中没有指明稀盐酸的具体浓度只要是稀盐酸就可以吗？浓度小于等于6mol/L的盐酸都是稀盐酸，笔者将6mol/L的稀盐酸同时加入Na2CO3和NaHCO3固体中，反应现象同样的剧烈，根本分辨不出Na2CO3和NaHCO3。
笔者通过大量的实验证明只有浓度小于1mol/L的稀盐酸跟Na2CO3和NaHCO3反应才能根据反应的剧烈程度区分Na2CO3和NaHCO3。
鲁科版化学新教材中把这个实验中盐酸的浓度定为0.5mol/L，应该也是基于这方面的考虑。
1.2用等质量的Na2CO3、NaHCO3与等量盐酸反应比较速率科学吗？化学反应速率的快慢不仅取决于物质的性质，还与反应物的浓度有关。
0.3g Na2CO3的物质的量为0.0028mol，0.3g NaHCO3的物质的量为0.0036mol，加入3mL稀盐酸后，如果不考虑溶液体积变化，Na2CO3的物质的量浓度为0.93mol/L，NaHCO3的物质的量浓度为1.2mol/L，由此NaHCO3与等量盐酸反应来比较反应速率是不科学的。
1.3通过产生气体的量比较反应速率科学吗？根据化学反应方程式，盐酸浓度为1mol/L（该浓度可以根据与盐酸的反应现象区分出碳酸钠和碳酸氢钠）时：上述两个反应盐酸的量都是不足的，产生气体的量应该由盐酸的量来计算，而盐酸的量是相同的，因此在不考虑误差的情况下，气球胀得应该是一样大的。
碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应现象
碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应现象哎呀，这碳酸钠和碳酸氢钠跟盐酸的反应，简直就像是一对冤家，它们之间的火花可真是爆炸性的！
记得有一次，我在实验室里搞实验，实验室里那股严谨的氛围让我戴上眼镜，拉着白大褂，一本正经。
我拿起碳酸钠，这东西看起来平平无奇，淡黄色的晶体，放在手上沉甸甸的。
我把它小心翼翼地放入试管里，心里默念着：“这可是关键的一步啊！”
接着，我把盐酸慢慢倒入试管里，心里打着鼓。
没想到，一下子就发生了化学反应，试管里“砰”的一声，就像放了一个小烟花，白色的泡沫开始翻滚，这泡沫就像无数个白色的精灵，欢快地在试管里跳跃。
我当时就傻眼了，心里想着：“这是怎么回事？怎么跟我想象的不一样？”我赶紧戴上手套，把试管拿起来，眼睛瞪得大大的，看着那股泡沫像一朵盛开的花，争先恐后地想要挣脱试管束缚。
这泡沫也太有活力了，简直是欢乐的海洋！
这时，实验室的另一个同学跑过来，拍拍我的肩膀说：“刘老师，这是碳酸钠和盐酸反应的结果，这就是所谓的碳酸钠和盐酸反应现象啊！”
我这才回过神来，笑着说：“哎呀，看来我也要跟上时代的步伐了，这反应现象真是好玩得很啊！”
这反应现象，就像生活中的一些小插曲，让人感到欢乐和惊喜。
碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸的反应，就像一场戏，有开始，有高潮，还
有结束。
它们之间的碰撞，也让我明白，生活中，有时候就需要这么一点火花，才能让生活变得有趣。
碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的创新设计
碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的创新设计作者：伍强方瑞光来源：《化学教学》2016年第08期摘要：为探究碳酸钠溶液与稀盐酸分步反应的机理，设计了恒压式实验装置。
用该实验装置探究碳酸钠溶液与稀盐酸互滴反应的过程，解析了向碳酸钠溶液中滴加稀盐酸至过量发生分步反应的实验教学难点问题，有助于在教学中使学生能更好地领悟相关的化学反应原理。
关键词：碳酸钠；碳酸氢钠；互滴反应；创新设计；实验探究文章编号：1005–6629（2016）8–0063–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：BNa2CO3与盐酸发生分步反应，反应先生成NaHCO3，NaHCO3再与盐酸反应生成CO2，实验探究该分步反应的机理一直是教材和教师要解决的难点问题。
在实验教学中，有两种实验探究该分步反应机理的方案。
第一种方案：设计Na2CO3和NaHCO3固体与稀盐酸反应的对比实验，根据NaHCO3与稀盐酸反应比Na2CO3与稀盐酸反应剧烈的实验现象，推测Na2CO3与盐酸发生分步反应。
第二种方案：设计向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸至过量的实验，根据反应溶液的酸碱性强弱变化和生成CO2气体等实验现象，断定Na2CO3与盐酸发生分步反应。
人教版全日制普通高级中学教科书设计Na2CO3和NaHCO3固体与稀盐酸反应的对比实验来解决此难点问题。
实验操作如下：“在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装0.3g Na2CO3或NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口。
将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。
[1]”通常观察到NaHCO3固体与稀盐酸反应速率比Na2CO3固体与稀盐酸反应速率大。
事实上，两个反应速率大小与如下三个因素有关：一是 Na2CO3与盐酸发生分步反应；二是颗粒大小，无水Na2CO3固体颗粒较大，NaHCO3晶体颗粒较小；三是热效应，Na2CO3固体溶解以及与盐酸反应均是放热，NaHCO3晶体溶解以及与盐酸反应均是吸热。
利用“手持技术”比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的速率
图 ２ 等 物 质 的 量 的碳 酸 钠 和 碳 酸 氢 钠 与 稀 盐 酸 反 应 的 化 学 反 应 速 率 曲线 图
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１． ６ １ ． ０ ０ ６ ２ ０
６ 项 目结果 分 析
５ 测 试 方 法
的开关 点位 置Ｅ ｍｍ］ 。 （） ２将测 量值减 去 ４ ｍＡ（ 移量 ） 偏 。 （）测 量 值 ［ ３（ ｍＡ］ ＯＮ一 偏 移 量 ）×１． ５ ８ ７ —
０Ｎ开关 点位 置Ｌ ｍｍ］ 。
的光 电式 传感 器 。
平衡调整 ： 首先 ， 白色塑料板移离传感器的 将
光线 发射 端 ／ 收端 外 ２ｃ 接 ０ｍ。可 以通 过 标 尺 测 量 移 动距 离 ， 者 直 接 将试 件 移 动 到 测 量 设 备 显 示 或 电流值 为 １． ６ 的位 置 处 ， ６ ６ｍＡ 将传 感 器 检测 范 围 调 整到 ２ ０ ０ ｍｍ。其 次 ， 时 针 方 向旋 转 小 带 槽 螺 逆 钉 Ｌ ｗ ， 到黄色 Ｌ Ｄ熄 灭 （ Ｔ 直 Ｅ 如果 之 前 点亮 ） 顺 ； 时针方 向缓 慢旋 回螺钉 ， 直到 黄色 Ｌ Ｄ刚好 点亮 。 Ｅ 在 此期 间 ， 忽略 红色 Ｌ Ｄ闪烁状 态 ， 代表 静态 请 Ｅ 它 或 动 态 预 故 障 指 示 。 当 白 色 表 面 沿 轴 向 靠 近
碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的创新实验设计及教学应用
图３㊀加热不同时间酸性ＫＭｎＯ４颜色对比在重铬酸铵饱和溶液中，然后取出置于石棉网上用酒精灯加热，烘干水分并使重铬酸铵受热分解，可以得到覆有三氧化二铬的催化剂，可用于氨或乙醇的气相催化氧化实验㊂参考文献：［１］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０１８：７２．［２］王磊，张文朴．化学．化学与技术（选修）［Ｍ］．济㊀㊀㊀㊀㊀南：山东科学技术出版社，２００７：７３．［３］宋心琦．化学２（必修）［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００７：６７．［４］王祖浩．化学２（必修）［Ｍ］．南京：江苏教育出版社，２０１５：６８．［５］刘怀乐．中学化学教学实证与求索［Ｍ］．重庆：西南师范大学出版社，２００２：１６１．［６］李先栓，张玉贞．粘土催化石蜡裂化［Ｊ］．实验教学与仪器，２０１１，（５）：３４ ３６．碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的创新实验设计及教学应用符吉霞㊀丁伟摘㊀要：化学是一门以实验为基础的科学，化学实验对提升学生核心素养起着不可替代的作用㊂针对碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的现有实验装置不足以及教学中存在的误区，研究提出利用简易的创新实验装置定量比较二者与盐酸反应生成ＣＯ２的快慢，并结合手持技术的应用从微观层面解释碳酸钠与稀盐酸分步反应的机理，厘清教学思路，避免教学误区㊂此外，针对碳酸钠㊁碳酸氢钠与稀盐酸的反应提出了基于问题解决的教学应用建议，可作为教师进行相关化学实验教学设计的参考㊂关键词：创新实验；手持技术；教学应用；碳酸钠；碳酸氢钠符吉霞，华东师范大学教师教育学院，在读硕士研究生；丁伟，华东师范大学教师教育学院，副教授㊂㊀㊀一㊁问题的提出碳酸钠和碳酸氢钠分别与稀盐酸反应时，碳酸氢钠与稀盐酸的反应一步到位，而碳酸钠与盐酸的反应则是分步进行的㊂探究该分步反应的机理一直是教师与教材想要解决的难８２点［１］㊂现有的教学设计中多把碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应设计成学生分组实验或教师演示实验模式㊂无论采用哪种教学设计， 气球法 仍然是设计中的主要方法［２－３］㊂但这一收集方法实际存在严重弊端㊂当碳酸钠与碳酸氢钠分别与盐酸混合时，气球膨胀的快慢变化并不明显，难以比较反应的快慢㊂能否设计一个简易的定量实验装置去比较碳酸钠㊁碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度，并解释其反应机理是一个值得思考的问题㊂此外，值得注意的是，教师在碳酸钠与碳酸氢钠和稀盐酸反应的教学中十分容易将教学重点误以为 比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应速率快慢 ㊂其实二者与稀盐酸的反应速率近乎相同，碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应同属复分解反应㊂但由于碳酸钠与稀盐酸反应分步进行，所以生成ＣＯ２的速度不同，其教学本质应在于揭示反应的机理㊂针对以上实验存在的不足与教学中的误区，研究提出应用创新实验装置比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应生成ＣＯ２的快慢，用手持技术揭示反应机理，并通过一定的科学探究以及问题解决的模式进行教学设计应用㊂㊀㊀二㊁实验设计（一）应用简易创新实验装置定量比较反应快慢针对 气球法 实验设计在比较碳酸钠㊁碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２速度的不足，研究设计了更为简便且定量的实验装置用于做此比较㊂（１）实验原理碳酸钠与稀盐酸的反应是分步进行的（Ｎａ２ＣＯ３＋ＨＣｌ＝ＮａＣｌ＋ＮａＨＣＯ３；ＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ＝ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ʏ）；而碳酸氢钠与稀盐酸反应一步到位（ＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ＝ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ʏ）㊂在相同的条件下，碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度比碳酸钠要快㊂（２）实验装置（见图１）将针管作为反应装置，根据反应生成气体图１㊀简易定量实验装置使压强的变化导致液体喷出针头的速度快慢并结合一定的反应时间，定量比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度快慢㊂（３）实验条件探究不同浓度的稀盐酸与碳酸钠㊁碳酸氢钠的反应生成ＣＯ２速度不同㊂教师应当根据具体的教学需求选择合适的盐酸浓度进行演示教学或学生的探究实验㊂首先，将相同的少量碳酸钠和碳酸氢钠固体分别用药勺送入１号针管和２号针管底部，并将装有碳酸钠与碳酸氢钠的针管排除气体，向前推至相同的刻度处㊂将两只针管分别垂直放入装有相同浓度的稀盐酸的烧杯中，吸取稀盐酸至相同的高度㊂从针管内开始吸取稀盐酸时开始进行计时，针管的活塞滑动到某一刻度线后使其固定，观察气体的产生与针头处排出液体的实验现象，待针管内的气体含量达到５ｍＬ时停止计时㊂ｔ１为碳酸氢钠与稀盐酸的反应产生的气体量达到５ｍＬ所需的时间，ｔ２则是碳酸钠与稀盐酸反应的时间，其他实验条件保持一致㊂重复进行３次相同的实验，取平均的时间值，实验结果见表１㊂教师可以根据实际的教学实验需求灵活规定针管活塞的滑动位置或产生气体量的量㊂（４）实验结果分析在实验教学过程中，教师的实验教学演示应当预留一定的时间给学生观察实验现象㊂通过探究发现：稀盐酸浓度为０ ３ｍｏｌ／Ｌ时，碳酸钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度变慢，但碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２速度过于迅速，不利于学生观察实验现象；而稀盐酸浓度为０ １ｍｏｌ／Ｌ时，碳酸氢钠和碳酸钠与稀盐酸的反应生成ＣＯ２的速度较为缓慢，时间较长㊂根据实验研究结果，当盐酸的浓度为０ ２ｍｏｌ／Ｌ时，反应所需的时间较合适开展课堂实验㊂值得注意的是，向针管内吸入稀盐酸时，稀盐酸就已经９２㊀表１㊀不同浓度的ＨＣｌ与Ｎａ２ＣＯ３和ＮａＨＣＯ３固体在针管内反应的实验数据ｃ／（ｍｏｌ／Ｌ）ｔ１／ｓｔ２／ｓ实验现象２００１号和２号针管内有大量气泡冒出，并急速从针管内喷出㊂１０ ２０ ８１号和２号针管内有大量气泡冒出，并急速从针管内喷出㊂０ ５０４ ８１号针管内有气泡产生，并迅速从针管内喷出；２号针管内有大量气泡产生，并急速从针管内喷出㊂０ ３７ ２８９ ５１号针管内先有少量气泡产生，针头喷出液体速度较慢；２号针管内有较多大气泡产生，针头滴出液体的速度较快㊂０ ２１５ ２１７８ ６１号针管内仅有细小的气泡，针头滴出的液体速度较缓慢；２号针管内有大气泡产生，针头一开始滴出的液体速度较快，后减慢㊂０ １６０ ４３９６ ８１号针管内气泡产生现象不明显，针头滴出液体速度慢；２号针管内有气泡产生，约２０ｓ前滴出速度较快，后逐渐减慢㊂开始与碳酸钠和碳酸氢钠发生反应㊂教师应向学生说明实验从吸入液体时开始进行计时，碳酸钠㊁碳酸氢钠与吸入稀盐酸过程当中的反应是包含在反应时间内的，不会影响实验探究的结果㊂该实验装置相比与原先的 气球法 有了较大的改进㊂实验装置简单且所用盐酸的浓度较低㊂学生可以利用该装置开展实验探究活动，在宏观层面较定量地比较稀盐酸与碳酸钠㊁碳酸氢钠反应生成ＣＯ２的速度快慢㊂但该实验仍不能够让学生明确碳酸钠与盐酸的反应是分步进行的，稀盐酸与碳酸钠反应的中间产物有碳酸氢钠，学生很难从学科本位思考现象背后的问题㊂（二）应用手持技术探究反应实质运用科学的手段对化学物质的性质以及变化进行数字化㊁量化，用客观真实的数据去解释性质，能够直观地让学生了解物质性质以及其内在的规律㊁反应实际与反应机理［４］㊂要从微观角度向学生解释碳酸钠与稀盐酸发生分步反应的机理还需要借助手持技术，通过数形结合的方式从宏观到微观向学生说明化学反应实质㊂（１）实验原理向碳酸钠中滴加稀盐酸，首先发生反应ＣＯ３２－＋Ｈ＋＝ＨＣＯ３－，达到第一计量点时碳酸钠全部反应成碳酸氢钠㊂继续滴加稀盐酸，会发生反应ＨＣＯ３－＋Ｈ＋＝Ｈ２ＣＯ３，达到第二计量点㊂在用稀盐酸滴定碳酸钠的ｐＨ曲线中应当有两个突跃，而稀盐酸滴定碳酸氢钠的ｐＨ曲线中应只存在一个突跃㊂这可以通过ｐＨ传感器进行实验探究㊂（２）实验装置为了更加科学直观地展示碳酸钠与盐酸的分步反应，教师可以借助手持技术对盐酸滴定碳酸钠与碳酸氢钠的ｐＨ变化进行记录，实验装置图见图２㊂图２㊀手持技术实验装置图（３）实验结果与分析用稀盐酸分别滴定０ ５ｍｏｌ／Ｌ的碳酸钠溶液与０ ５ｍｏｌ／Ｌ的碳酸氢钠溶液，通过ｐＨ传感器得到实验结果（见图３和图４）㊂碳酸钠与稀盐酸的滴定曲线中存在两个突跃，而碳酸氢钠与稀盐酸的滴定曲线仅存在一个突跃，很好地解释说明了碳酸钠与稀盐酸的分步反应机理㊂教师可以通过数形结合的方式，直观地向学生说明碳酸钠与稀盐酸的分步反应机理㊂教学中应当强调，正是由于碳酸钠与稀盐酸反应是分步进行的，所以碳酸钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度比碳酸氢钠的要慢，而并非是碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应速率不同所导致㊂化学实验应该透过现象看本质，切勿从０３㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀稀盐酸滴定０ ５ｍｏｌ／Ｌ碳酸氢钠溶液的ｐＨ变化曲线图４㊀稀盐酸滴定０ ５ｍｏｌ／Ｌ碳酸钠溶液的ｐＨ变化曲线表面下定义㊂㊀㊀三㊁教学应用碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应实验设计能够从宏观到微观的层面逐步带领学生认识化学反应的本质，激发学生对科学探究的兴趣㊂为使该实验设计更好地发挥教学作用，研究提出了基于问题解决的教学设计，教学流程见图５㊂（一）识别问题化学教学应当强化知识与学生日常生活的联系，要提升学生从信息情境中识别问题的能力㊂碳酸钠与碳酸氢钠是学生日常生活中也会接触到的物质㊂针对碳酸氢钠在日常生活中可以用于治疗胃酸过多，但碳酸钠却不会被用于治疗胃病这一现象，抛出联系生活实际的相关问题： 既然二者都是碱性物质，都能中和酸，为何选择碳酸氢钠治疗胃病却不会选择碳酸钠？ 创设一定的生活化的问题环境，激发学生的探究兴趣㊂图５㊀教学流程图㊀㊀（二）探测信息基于情境的问题需要学生从不同角度和不同层面去探测信息，需要个体对问题情境有一定的整体感知［５］㊂结合一定的问题情境，教师要引导学生去思考碳酸钠与碳酸氢钠和稀盐酸等酸性物质反应可能存在的不同，诸如反应产物是否相同㊁反应时速度是否相同㊁反应的机理是否相同等㊂学生所探测到的信息过程是对已有知识的调用分析过程，也是后续设计实验方案和实施方案的基础㊂这一过程中教师要注意引导学生思考，但不对学生的结论做出价值判断㊂（三）设计方案学生需要理解应用所探测到的信息，将探测到的信息进行加工，根据具体的问题情境，激１３活已有相关概念㊁原理等，形成一定的问题解决方案㊂在这一过程中，学生需要根据有关的化学知识储备，将所探测到的信息进行一定的筛选，排除二者产物不同的可能性，将注意点集中在二者的反应时间和反应速度上㊂期间教师需要提供一定的实验器材，并提供一定的相关信息逐步引导学生关注到具体问题上来㊂再由学生自主设计实验方案，并进行小组内部的合作分工，培养学生的团队合作能力㊂（四）实施方案学生在这一阶段需要根据教师所准备的相关材料进行操作㊂实施过程中需要不断分析与思考问题，根据具体的实验情况更换或者修改实验方案㊂学生的实验设计方案中一般会根据教师提供的气球，利用气球法套在试管上进行比较㊂此时，教师要以问题驱动学生，启发学生选用简易的创新实验装置进行设计，并引导学生不断反思方案的设计与优化过程从而提升学生的科学探索创新精神㊂最后再由教师运用手持技术，从微观层面帮助学生认识到问题的本质，即碳酸钠与碳酸氢钠和稀盐酸反应机理不同从而导致二者反应生成二氧化碳的速度不同㊂以上的问题解决过程都需要依托于一定的情境背景㊂学生受具体问题情境和教学环境影响的驱动，会表现出渴望解决问题的倾向，并产生带有明确目的的行动向着目标进取㊂整个过程各环节之间是相互影响的㊂学生的方案设计可能经过多次的尝试后才能获得较优化的设计方案㊂而整个过程中学生需要不断进行反思，再次分析问题，再度挖掘探测信息等㊂在不断的迭代过程中，也发展了学生真实环境背景下的问题解决能力㊂㊀㊀四㊁研究小结实验是化学学科最重要的特征㊂化学实验对于全面发展学生的化学学科核心素养有着极为重要的作用［６］㊂碳酸钠与稀盐酸的分步反应知识是发展学生化学学科核心素养的一个载体，能够让学生辩证看待化学反应现象，认识到科学探究对于揭示事物本质的重要作用㊂碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的创新实验设计能简易定量比较反应快慢，相比于传统的 气球法 更加直观科学㊂再结合手持技术的应用从微观层面探究反应的实质㊂碳酸钠和碳酸氢钠是学生日常生活中经常接触到的物质㊂通过一定的真实情境下生成相关的探究问题，采用基于问题解决的教学设计，以小组合作的方式形成方案设计，提升学生的信息处理以及小组合作的问题解决能力，既较好地完成了教学目标，也较好地指向化学学科核心素养的育人目标㊂现行的化学实验教学中仍存在诸多不足之处㊂针对实验的不足不断地改进，最大程度发挥化学实验教学在提升学生核心素养中的作用，并严格要求教学的科学性，是化学教师应当终身学习的内容㊂化学是一门以实验为基础的科学㊂设计巧妙的化学实验教学设计有助于激发学生学习化学的兴趣，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，培养学生的化学学科核心素养㊂教师对实验教学应当始终保持严谨的教学态度㊂参考文献：［１］伍强，方瑞光．碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的创新设计［Ｊ］．化学教学，２０１６，（８）：６３－６５．［２］刘志峰，韩雪松． 先学后教 教学模式在高中化学教学中的应用 碳酸钠与碳酸氢钠的性质 教学设计［Ｊ］．化学教学，２０１６，（１０）：３５－３８．［３］史淑凤．碳酸钠与碳酸氢钠鉴别创新实验［Ｊ］．中学化学教学参考，２０１７，（１２）：４４．［４］陈琛，姚如富，邵忠德，翟蒙．数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用研究［Ｊ］．化学教育，２０１５，３６（１）：２９－３３．［５］蔡亚萍．基于真实情境问题解决的教学设计［Ｊ］．电化教育研究，２０１１，（６）：７３－７５＋８０．［６］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０１７：７２．２３。
碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应热效应的研究_基于传感技术的中学化学实验设计
课外探究是科学课堂的延伸和拓展，是提高 学生科学素养不可缺少的重要组成部分。相对于 课堂 内 的 探 究，不 少 课 外 探 究 活 动 往 往 是 教 师 “一头热”，学生参与度不高，取得的成效不大。
针对课外探究活动中可能涉及的一些问题， 我对六年级两个班 110 名学生进行了一次无记名 调查。本文对调查中发现的问题及改进措施进行 阐述。
1 问题的提出 碳酸钠和碳酸氢钠的性质是中学化学教学的
重要内容。碳酸钠与碳酸氢钠的水溶性、与盐酸 反应的速率比较及两者的热稳定性是这部分的传 统实验内容。而在日常的演示实验教学中存在一 些新问题。如在比较碳酸钠和碳酸氢钠固体与盐 酸反应剧烈程度时，意外地发现： 碳酸钠粉末与盐 酸反应后试管温度升高，而碳酸氢钠粉末与盐酸 反应后试管温度降低。为什么会出现这样的差异 现象？ 从实验本身来看，该反应包括固体溶解、溶 液之间反应和稀释的过程。这些过程中的热效应 如何？ 笔者利用传感技术对该反应的热效应产生 过程进行了实验研究，并从理论上进行了分析。 2 实验过程
1） 仪器和药品 碳酸钠粉末、碳酸氢钠固体、1mol / L 的盐酸、 烧杯、磁子、蒸馏水、温度传感器 （ TMP-BTA） ，数 据采集器（ VENIEＲ LabPro） ，计算机及其相配套 的软件（ Logger Pro） ，磁力搅拌器。 2） 实验步骤 组装实验装置，将温度传感器、数据采集器、 计算机及其相对应的软件相连接。再分别做以下 三个实验：
试管中分别加入少量碳酸钠和碳酸氢钠，滴入几 滴水，振荡试管，触摸试管底部，有什么感觉？”笔 者觉得这一实验方案设计的目的，就是让学生了 解碳酸钠和碳酸氢钠固体在溶解的热效应上存在 较大的差异。
在本实验中需要多次测量反应体系的温度， 而反应过程中温度变化不是太明显，因此对温度 数据精确度要求较高。若使用温度计测量则存在 视觉疲劳和温度变化较小难以察觉的问题。而温 度传感器则能够清晰地显示温度变化过程和变化 数值，其对我们进行研究有很大的帮助。
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碳酸钠和盐酸反应
碳酸氢钠和盐酸反应
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应装置实物图
三、实验操作及现象
❖ 实验操作：在硬质玻璃管中分别装入 10ml 0.4mol/L Na2CO3和10ml 0.4mol/L NaHCO3，在两只注射器中分别吸入4ml 4mol/L的盐酸。用塑料尺或玻璃片同时 向上推两只注射器的手柄，第一次同时 推入2ml的盐酸，这样就可以保证碳酸 钠和碳酸氢钠同时与同一浓度的盐酸反 应。
0.100mol=0.125mol,因此
❖ V(CO2)=0.125mol×22.4L/mol=2.80L.
❖ 题(二)答案选（C）
五、实验评价与反思
❖ 1 、该实验设计既形象又直观，实验材料容易得到， 操作也简便，现象也十分明显，能较容易地得出实 验结论，充分体现了化学是一门以实验为基础的科 学。在实验中求真知，把学生平时解题中的实际情 况与实验结合起来，针对性很强。通过实验让学生 感知反应的本质，不断培养学生的探索精神，不断 调动学生的求知欲，从而达到自主学习的目的。即 便以后考试中遇到类似的题目，学生也就能迎刃而 解了。
四、实验结论
❖ 通过这个实验使大多数学生都能理解碳酸钠 与盐酸反应的本质，并能在此类题目中加以 应用。当把不足的盐酸加到碳酸钠溶液中， 首先生成碳酸氢钠而没有产生二氧化碳，随 着盐酸继续加入碳酸氢钠才反应产生了二氧 化碳气体，即Na2CO3+HCl= NaHCO3+NaCl, NaHCO3+HCl= NaCl+H2O+CO2↑，并且等物 质的量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐 酸反应时所得二氧化碳气体的量相等。
❖ 实验现象：我们很清晰的观察到碳酸氢钠与 盐酸很快产生了大量气泡，顶部气球也迅速 胀大，而碳酸钠与盐酸这边几乎看不到气泡 且顶部气球仍是瘪的。此时可以让同学们探 讨以上不同现象产生的原因，从而得出碳酸 钠与盐酸开始并没有产生二氧化碳气体，结 合所学便知是生成了碳酸氢钠。第二次再同 时推入余下的2ml盐酸，我们能观察到碳酸氢 钠这边气球继续胀大，碳酸钠这边气球也开 始胀大，最后两边膨胀的大小一样，效果明 显。
❖ 2、在本实验设计中也有许多值得注意 和改进的地方，比如药品的浓度和用量 要恰当，装置的气密性要良好以及注射 器活塞推进的快慢要控制好等等。这些 因素都会干扰实验现象的发生，而最终 影响实验结论。对此我们将在以后的实 验教学中不断补充完善。
谢谢！
题(一)：取质量为14.8g的Na2CO3 和NaHCO3的固体混合物，与100ml 2.50mol/L 的盐酸恰好完全反应至不再放出气体。
（1）求原混合物中Na2CO3的质量分数。
❖ （2）若取等质量的原混合物配成溶液，逐滴滴入90ml 2.50mol/L的盐酸,并不断 搅拌，求生成的气体在标准状况下的体积。
❖
学生根据碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式很容易将第一问解答出
来，但是对于第二个问题，学生都发现盐酸用量减少了，都知道碳酸钠、碳酸氢
钠过量，但不知反应的先后问题，以至于解题无从下手直至计算错误。
❖ 题(二)：将0．4gNaOH和1．06gNa2CO3 混 合并配成溶液，向溶液中滴加0．1mol• L-1稀 盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积 和生成 CO2的物质的量的关系的是( )
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的实验设计
玉山县第二中学 徐裕明 吴位英
一、实验设计目的
❖
高中化学必修第一册中第56页，只是很简单说明了碳酸钠、碳酸氢钠能与盐
酸的发生反应。根据新课程改革的要求，需要学生自己探究反应的本质，并且历
年高考考纲中对这部分知识是“理解”， 要求较高，这一类考题出现的频率也
很高。例如：
❖ 我们在教学过程中发现学生对这部分内容理 解并应用比较困难，针对这种上课被动接受 而无法解题的现象，我们设计了一组实验， 帮助学生探究碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸发生 反应的本质，并在上课过程中进行了应用， 取得了很好的效果。
二、 实验设计装置
器2支，气球2个，铁架台和 滴定管夹各1个。将两只硬质玻璃管固定在滴 定管夹上，组成装置如下图所示。
❖ 注：上述题(一)学生将能正确做出解答，解答过程 如下：（1）省略。（2）解：由于恰好完全反应需 100mL2.50mol/L的盐酸，故加90mL时，盐酸不足。
❖ Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl ❖ 0.100mol 0.100mol ❖ NaHCO3 +HCl= NaCl+H2O+CO2↑ ❖ 与 NaHCO3 反 应 的 盐 酸 为 0.090L×2.50mol/L-