孫瑜

【摘 要】 碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)是人教版高中化學(xué)必修一中的重要實(shí)驗(yàn)。筆者認(rèn)為教材中該實(shí)驗(yàn)存在較大不足或者說(shuō)有著較大的優(yōu)化與創(chuàng)新空間，主要表現(xiàn)在藥品的用量以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征分析方面。本文對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了質(zhì)疑性研究并做出了簡(jiǎn)要敘述，冀對(duì)相關(guān)教學(xué)工作者有所啟示。

【關(guān)鍵詞】 高中化學(xué) ?化學(xué)實(shí)驗(yàn) ?碳酸鈉 ?碳酸氫鈉 ?鹽酸

碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)是人教版高中化學(xué)必修一中的重要實(shí)驗(yàn)。通常來(lái)說(shuō)，學(xué)生要能夠通過(guò)該實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的相似性和差異性，進(jìn)而更好地掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)。同時(shí)，還要通過(guò)該實(shí)驗(yàn)鍛煉和提升預(yù)測(cè)現(xiàn)象，觀察實(shí)驗(yàn)，分析討論，得出結(jié)論的能力，并在此過(guò)程中形成安全實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，感受化學(xué)的趣味性和探究性。這可以說(shuō)是本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本目標(biāo)，它同時(shí)涵蓋了知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀三個(gè)層面。然而我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐和觀察中發(fā)現(xiàn)，很多教師在該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中難以全面而切實(shí)地達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo)，這其中固然有教師自身方面的原因，但我們通過(guò)深入研究和思考認(rèn)為，最根本的原因?qū)嶋H上在于教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在不完善甚至是不合理的地方，本文的主題是對(duì)該實(shí)驗(yàn)的質(zhì)疑與研究，其主要目的即是對(duì)此進(jìn)行較為深入和具體的探討，側(cè)重點(diǎn)是對(duì)藥品的用量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征的分析。下面我們先來(lái)看教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

人教版高中教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，思路也很明確。首先需要注意的是其最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，即要求學(xué)生掌握碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的區(qū)別，從而理解兩者的鑒別和轉(zhuǎn)化，但教材中并沒(méi)有指向于此的具體實(shí)驗(yàn)方案，需要教師和學(xué)生進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

在兩支試管中分別加入3mL稀鹽酸，將兩個(gè)各0.3gNa2CO3或NaHCO3粉末的小氣球分別套在兩支試管口。將氣球內(nèi)的Na2CO3和NaHCO3同時(shí)倒入試管中，比較它們放出CO2的快慢，如下面的圖1所示。

從教材中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論“NaHCO3和Na2CO3都能與稀鹽酸反應(yīng)，但NaHCO3與稀鹽酸的反應(yīng)要比Na2CO3與稀鹽酸的反應(yīng)劇烈得多”可以看出，該實(shí)驗(yàn)的直接目的是為了比較反應(yīng)的劇烈程度，即比較反應(yīng)速率，并沒(méi)有與上述最終目的所匹配的具體實(shí)驗(yàn)方案。雖然最終由此實(shí)驗(yàn)也得出了明確結(jié)論：Na2CO3和NaHCO3都能與稀鹽酸反應(yīng)，且NaHCO3與稀鹽酸的反應(yīng)比Na2CO3的劇烈得多。然而我們知道，對(duì)于不同的反應(yīng)而言，其反應(yīng)速率的比較是相當(dāng)復(fù)雜的，通常情況下不僅與反應(yīng)物的濃度和反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，而且與化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理密切相關(guān)。教材中實(shí)驗(yàn)以“比較CO2氣體放出的快慢”來(lái)體現(xiàn)碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的快慢，即NaHCO3和Na2CO3為等物質(zhì)的量，鹽酸需適量，道理上當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題。但藥品的用量以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征分析則存在較大問(wèn)題：

首先，0.3gNa2CO3和NaHCO3分別與足量的鹽酸反應(yīng)，通過(guò)計(jì)算本身是NaHCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體要多一些，作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠恰當(dāng);其次，稀鹽酸濃度不明確，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不好把握。稀鹽酸濃度大于1mol/L，在同時(shí)加入NaHCO3和Na2CO3固體中時(shí)，反應(yīng)現(xiàn)象都是同樣的劇烈，基本分辨不出NaHCO3和Na2CO3。只有濃度小于1mol/L的稀鹽酸與碳酸鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)，才能從反應(yīng)的劇烈程度區(qū)分開(kāi)來(lái)。最后，稱取等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，但是兩個(gè)物質(zhì)的量不同。物質(zhì)的量大，得到的溶液濃度也大，速率也大。因此，研究的濃度不相等，實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有可比性。

上述三個(gè)問(wèn)題顯然是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所不能忽視的，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確得出影響甚大。而如果我們?cè)倏紤]得深一層，即碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)不應(yīng)當(dāng)僅僅為了得出“NaHCO3和Na2CO3都能與稀鹽酸反應(yīng)，但NaHCO3與稀鹽酸的反應(yīng)要比Na2CO3與稀鹽酸的反應(yīng)劇烈得多”這一表層化結(jié)論，而更應(yīng)為了探索Na2CO3和NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的內(nèi)在規(guī)律，只有如此，才能真正地達(dá)到”使學(xué)生掌握碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的區(qū)別，從而理解兩者的鑒別和轉(zhuǎn)化”這一目的。該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在規(guī)律是什么呢？即當(dāng)鹽酸的量足夠時(shí)，Na2CO3完全反應(yīng)，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;當(dāng)鹽酸的量不足時(shí)，Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，也就是說(shuō)在加入少量鹽酸的時(shí)候，Na2CO3不能釋放出CO2。換言之，Na2CO3與鹽酸的反應(yīng)本質(zhì)是Na2CO3分兩步得到H+逐步轉(zhuǎn)變成NaHCO3、CO2;但NaHCO3只要接受H+立即就會(huì)產(chǎn)生CO2。顯而易見(jiàn)，教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的藥品用量是不可能達(dá)到探索該實(shí)驗(yàn)內(nèi)在規(guī)律這一目的的，要想達(dá)到這一目的，就需要進(jìn)行更為科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

綜上所述，我們對(duì)人教版高中化學(xué)必修一中的碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)進(jìn)行了質(zhì)疑性研究，并做出了簡(jiǎn)要敘述，認(rèn)為教材中該實(shí)驗(yàn)存在較大不足或者說(shuō)有著較大的優(yōu)化與創(chuàng)新空間，主要表現(xiàn)在藥品的用量以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征分析方面。明確了本文所述的觀點(diǎn)，就需要我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中加以積極探索和思考，針對(duì)原實(shí)驗(yàn)的不足進(jìn)行有的放矢地改進(jìn)和優(yōu)化，因本文主題不在于此，對(duì)該實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)就不再討論了。

參考文獻(xiàn)

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