徐翔

摘要：碳酸鈉和碳酸氫鈉是鈉的化合物中的重要組成部分，在生活中也非常常見。碳酸鈉和碳酸氫鈉都白色固體，它們的溶液也都是無色溶液，如何鑒別二者，貫穿了本節(jié)內(nèi)容。本文設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)利用溫度傳感器和pH傳感器鑒別兩者，為碳酸鈉和碳酸氫鈉鑒別打開了新思路。

關(guān)鍵詞：碳酸鈉和碳酸氫鈉;溫度傳感器;pH傳感器

《鈉及其化合物》這一節(jié)內(nèi)容位于人教版新教材化學(xué)必修第一冊第二章《海水中的重要元素――鈉和氯》。鈉元素是高中化學(xué)新課程新教材中系統(tǒng)介紹的第一個(gè)元素，本節(jié)內(nèi)容蘊(yùn)含《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）中要求的重要元素化合物知識(shí)，同時(shí)也為物質(zhì)性質(zhì)的研究提供方法和載體，為后續(xù)其它元素及其化合物的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。在新課標(biāo)中，對(duì)鈉及其化合物的要求為：“結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鈉及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用?！备鶕?jù)課標(biāo)要求，在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中應(yīng)該讓學(xué)生具備能列舉、描述、辨識(shí)鈉及其典型化合物的重要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。能用化學(xué)方程式、離子方程式正確表示鈉及其典型化合物的主要化學(xué)性質(zhì)。

碳酸鈉和碳酸氫鈉是鈉的化合物中的重要組成部分，在生活中也非常常見。碳酸鈉和碳酸氫鈉都白色固體，它們的溶液也都是無色溶液，如何鑒別二者，貫穿了本節(jié)內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)中往往采用向二者的水溶液中滴加氯化鈣或者氯化鋇的溶液，通過觀察現(xiàn)象來區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉，并且教師一定會(huì)強(qiáng)調(diào)不能用氫氧化鈣或者氫氧化鋇溶液鑒別。

對(duì)于碳酸鈉和碳酸氫鈉的固體除了觀察外觀，還有其他方法可以鑒別嗎？對(duì)于碳酸鈉和碳酸氫鈉的水溶液一定不能用氫氧化鈣溶液鑒別嗎？

取兩支試管，分別裝入約1g Na2CO3和NaHCO3固體，然后向兩支試管中分別滴入幾滴水，振蕩，用溫度傳感器監(jiān)測溫度的變化。通過電腦數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，向碳酸鈉固體中加入少量水，溫度明顯升高，說明碳酸鈉溶于水是放熱過程。向碳酸氫鈉固體中加入少量水，溫度略有降低，說明碳酸氫鈉溶于水吸熱。借助溫度傳感器通過監(jiān)測碳酸鈉和碳酸氫鈉固體中滴加少量水溫度的變化可以區(qū)分二者。

在傳統(tǒng)的教學(xué)中教師強(qiáng)調(diào)澄清石灰水無法鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉是由于兩者反應(yīng)現(xiàn)象相同，立即有沉淀生成。用離子方程式表示：

溶液混合現(xiàn)象相同時(shí)，并不代表發(fā)生的反應(yīng)一定相同，既然反應(yīng)不完全相同，也必然會(huì)引起某些變化。由方程式可知，雖然都有沉淀生成，但最明顯的區(qū)別是碳酸氫鈉還會(huì)消耗氫氧根離子，但是碳酸鈉溶液并不會(huì)。我們是否可以借助pH傳感器，觀察兩個(gè)反應(yīng)的不同點(diǎn)，并鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液呢？取兩個(gè)燒杯分別加入30ml濃度相同約為0.05mol/L飽和澄清石灰水，并向其中分別滴加濃度相同的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，滴加碳酸氫鈉溶液的ph有明顯的下降，而滴加碳酸鈉溶液的ph變化不明顯。通過對(duì)兩個(gè)反應(yīng)方程式的分析發(fā)現(xiàn)，滴加碳酸氫鈉溶液會(huì)消耗氫氧根離子，pH必然會(huì)下降的更快。利用氫氧化鈣溶液是可以鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的，只是需要借助更精密的數(shù)字化儀器。

通過數(shù)字化傳感器，并由計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)和曲線，可以直觀的反映出不同物質(zhì)或者溶液混合時(shí)溫度或者pH的變化，從而幫助鑒別物質(zhì)。這就是學(xué)習(xí)者與客觀世界、伙伴世界和自我世界對(duì)話的過程[1]。這個(gè)“伙伴”既可以是同學(xué)師長，可以是先進(jìn)的儀器設(shè)備。借助溫度傳感器或者ph傳感器等先進(jìn)設(shè)備，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)溶液中不易觀察的微粒，認(rèn)識(shí)化學(xué)變化過程。培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的核心素養(yǎng)發(fā)展了學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王云生.課堂轉(zhuǎn)型與學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)——中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)改革探索[M].上海：上海教育出版社，2016：42-43

本文系安徽省教育信息技術(shù)研究課題“新課改下高中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與智慧課堂的深度融合及校本化實(shí)施”（課題立項(xiàng)號(hào)AH2020084）研究成果。