论文部分内容阅读
【摘 要】 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应是人教版高中化学必修一中的重要实验。笔者认为教材中该实验存在较大不足或者说有着较大的优化与创新空间，主要表现在药品的用量以及实验结果表征分析方面。本文对该实验进行了质疑性研究并做出了简要叙述，冀对相关教学工作者有所启示。
【关键词】 高中化学 化学实验 碳酸钠 碳酸氢钠 盐酸
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应是人教版高中化学必修一中的重要实验。通常来说，学生要能够通过该实验认识碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的相似性和差异性，进而更好地掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。同时，还要通过该实验锻炼和提升预测现象，观察实验，分析讨论，得出结论的能力，并在此过程中形成安全实验的意识，感受化学的趣味性和探究性。这可以说是本实验教学的基本目标，它同时涵盖了知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三个层面。然而我们在教学实践和观察中发现，很多教师在该实验的教学中难以全面而切实地达成上述教学目标，这其中固然有教师自身方面的原因，但我们通过深入研究和思考认为，最根本的原因实际上在于教材中的实验设计存在不完善甚至是不合理的地方，本文的主题是对该实验的质疑与研究，其主要目的即是对此进行较为深入和具体的探讨，侧重点是对药品的用量和实验结果表征的分析。下面我们先来看教材中的实验设计。
人教版高中教材中的实验设计比较简单，思路也很明确。首先需要注意的是其最终的实验目的，即要求学生掌握碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的区别，从而理解两者的鉴别和转化，但教材中并没有指向于此的具体实验方案，需要教师和学生进行合理设计，教材中的实验设计如下：
在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各0.3gNa2CO3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，比较它们放出CO2的快慢，如下面的图1所示。
从教材中的实验结论“NaHCO3和Na2CO3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”可以看出，该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，并没有与上述最终目的所匹配的具体实验方案。虽然最终由此实验也得出了明确结论：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，且NaHCO3与稀盐酸的反应比Na2CO3的剧烈得多。然而我们知道，对于不同的反应而言，其反应速率的比较是相当复杂的，通常情况下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。教材中实验以“比较CO2气体放出的快慢”来体现碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的快慢，即NaHCO3和Na2CO3为等物质的量，盐酸需适量，道理上当然没有问题。但药品的用量以及实验结果表征分析则存在较大问题：
首先，0.3gNa2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，通过计算本身是NaHCO3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;其次，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NaHCO3和Na2CO3固体中时，反应现象都是同样的剧烈，基本分辨不出NaHCO3和Na2CO3。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。最后，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，研究的浓度不相等，实验就没有可比性。
上述三个问题显然是实验过程中所不能忽视的，对实验结论的正确得出影响甚大。而如果我们再考虑得深一层，即碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应不应当仅仅为了得出“NaHCO3和Na2CO3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”这一表层化结论，而更应为了探索Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的内在规律，只有如此，才能真正地达到”使学生掌握碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的区别，从而理解两者的鉴别和转化”这一目的。该实验的内在规律是什么呢？即当盐酸的量足够时，Na2CO3完全反应，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;当盐酸的量不足时，Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，也就是说在加入少量盐酸的时候，Na2CO3不能释放出CO2。换言之，Na2CO3与盐酸的反应本质是Na2CO3分两步得到H+逐步转变成NaHCO3、CO2;但NaHCO3只要接受H+立即就会产生CO2。显而易见，教学中实验的药品用量是不可能达到探索该实验内在规律这一目的的，要想达到这一目的，就需要进行更为科学合理的实验创新设计。
綜上所述，我们对人教版高中化学必修一中的碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应进行了质疑性研究，并做出了简要叙述，认为教材中该实验存在较大不足或者说有着较大的优化与创新空间，主要表现在药品的用量以及实验结果表征分析方面。明确了本文所述的观点，就需要我们在教学实践中加以积极探索和思考，针对原实验的不足进行有的放矢地改进和优化，因本文主题不在于此，对该实验的创新设计就不再讨论了。
参考文献
[1] 王娜，白新瑞.关于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的实验研究[J].化学教学，2017（10）：8-9.
[2] 蔡行雯.碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应实验的创新设计[J].实验教学与仪器，2013，30（5）：36-37.
【关键词】 高中化学 化学实验 碳酸钠 碳酸氢钠 盐酸
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应是人教版高中化学必修一中的重要实验。通常来说，学生要能够通过该实验认识碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的相似性和差异性，进而更好地掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。同时，还要通过该实验锻炼和提升预测现象，观察实验，分析讨论，得出结论的能力，并在此过程中形成安全实验的意识，感受化学的趣味性和探究性。这可以说是本实验教学的基本目标，它同时涵盖了知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三个层面。然而我们在教学实践和观察中发现，很多教师在该实验的教学中难以全面而切实地达成上述教学目标，这其中固然有教师自身方面的原因，但我们通过深入研究和思考认为，最根本的原因实际上在于教材中的实验设计存在不完善甚至是不合理的地方，本文的主题是对该实验的质疑与研究，其主要目的即是对此进行较为深入和具体的探讨，侧重点是对药品的用量和实验结果表征的分析。下面我们先来看教材中的实验设计。
人教版高中教材中的实验设计比较简单，思路也很明确。首先需要注意的是其最终的实验目的，即要求学生掌握碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的区别，从而理解两者的鉴别和转化，但教材中并没有指向于此的具体实验方案，需要教师和学生进行合理设计，教材中的实验设计如下：
在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各0.3gNa2CO3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，比较它们放出CO2的快慢，如下面的图1所示。
从教材中的实验结论“NaHCO3和Na2CO3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”可以看出，该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，并没有与上述最终目的所匹配的具体实验方案。虽然最终由此实验也得出了明确结论：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，且NaHCO3与稀盐酸的反应比Na2CO3的剧烈得多。然而我们知道，对于不同的反应而言，其反应速率的比较是相当复杂的，通常情况下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。教材中实验以“比较CO2气体放出的快慢”来体现碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的快慢，即NaHCO3和Na2CO3为等物质的量，盐酸需适量，道理上当然没有问题。但药品的用量以及实验结果表征分析则存在较大问题：
首先，0.3gNa2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，通过计算本身是NaHCO3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;其次，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NaHCO3和Na2CO3固体中时，反应现象都是同样的剧烈，基本分辨不出NaHCO3和Na2CO3。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。最后，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，研究的浓度不相等，实验就没有可比性。
上述三个问题显然是实验过程中所不能忽视的，对实验结论的正确得出影响甚大。而如果我们再考虑得深一层，即碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应不应当仅仅为了得出“NaHCO3和Na2CO3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”这一表层化结论，而更应为了探索Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的内在规律，只有如此，才能真正地达到”使学生掌握碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的区别，从而理解两者的鉴别和转化”这一目的。该实验的内在规律是什么呢？即当盐酸的量足够时，Na2CO3完全反应，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;当盐酸的量不足时，Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，也就是说在加入少量盐酸的时候，Na2CO3不能释放出CO2。换言之，Na2CO3与盐酸的反应本质是Na2CO3分两步得到H+逐步转变成NaHCO3、CO2;但NaHCO3只要接受H+立即就会产生CO2。显而易见，教学中实验的药品用量是不可能达到探索该实验内在规律这一目的的，要想达到这一目的，就需要进行更为科学合理的实验创新设计。
綜上所述，我们对人教版高中化学必修一中的碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应进行了质疑性研究，并做出了简要叙述，认为教材中该实验存在较大不足或者说有着较大的优化与创新空间，主要表现在药品的用量以及实验结果表征分析方面。明确了本文所述的观点，就需要我们在教学实践中加以积极探索和思考，针对原实验的不足进行有的放矢地改进和优化，因本文主题不在于此，对该实验的创新设计就不再讨论了。
参考文献
[1] 王娜，白新瑞.关于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的实验研究[J].化学教学，2017（10）：8-9.
[2] 蔡行雯.碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应实验的创新设计[J].实验教学与仪器，2013，30（5）：36-37.