Na2CO3与盐酸分步反应的微型实验

李争荣 李英敏

在人教版必修I课本的科学探究中，要求写出碳酸钠、碳酸氢钠和盐酸反应的离子方程式。对于碳酸钠和盐酸反应的离子方程，学生写出的离子方程式不统一，且各有各的理由。为了澄清事实，我解释碳酸离子根要分两步结合氢离子，而碳酸氢根离子一步结合氢离子。这样的解释显然不能满足学生的求知欲。为探究碳酸钠溶液与稀盐酸分步反应的机理，我设计了极其简单的针筒式密闭装置，此装置简单，现象明显，原理清晰。用该实验装置探究碳酸钠与稀盐酸分步反应的过程，既解析了向碳酸钠溶液中滴加HCl至过量时发生分步反应实验的教学难点，又解决了实验装置复杂及药品用量较大的缺陷。甚至可以应用于学生动手的微型实验上，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，培养学生实验探究和创新意识的化学核心素养。

一、反应原理

Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl，NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑

二、实验仪器及药品

仪器：去掉针头的60mL、10mL注射器、2.5mL注射器的针头、输液管滴壶上的胶帽

药品：0.5mol/L的碳酸钠溶液、0.5mol/L盐酸溶液、酚酞溶液

三、实验装置及组装说明

用60mL注射器吸取滴有酚酞试液的0.5mol/L的碳酸钠溶液4mL，取下针头，将输液管滴壶上的胶帽套在针头的位置，并在铁架台上固定好;用10mL注射器吸取0.5mol/L盐酸溶液8mL，取下针头，换上2.5mL注射器的针头，将注射器针头插入胶帽，注入过程中可将连在一起的针筒从铁架台上取下，边注入边振荡，当缓慢注入4mL盐酸的过程中，会发现溶液由红色变为粉红色，且过程中几乎气泡产生。再次推动10mL注射器，缓慢注入剩余的4mL盐酸溶液，溶液由粉红色变为无色，且过程中产生大量气泡，气泡被集中收集在60mL注射器的上方，并推动注射器的活塞停留在49～53mL（实验环境温度不同）处。

處理优点：60mL注射器与胶帽接触紧密，排除空气对实验的影响，且胶帽弹性好，拔出2.5mL注射器的针头后气密性依旧良好，用2.5mL注射器的针头替换10mL注射器针头的目的是使挤压10mL注射器的过程中出来的液体具有较大的压强起到一个天然的搅拌效果。且瞬间挤压出来的液体量不会过多，解决了局部过量产生气泡的问题。

四、实验创新点

1.节约药品用量，减少排污，体现了绿色化学的特点。

2.化学实验仪器小、携带方便、教学效率高。它不仅适用于学生实验，也适用于课堂演示实验。为理论更及时和实际结合提供了条件。

3.将探究的定性实验通过此装置设计为定量实验，通过计算生成气体的体积，提升了学生的运算能力。但是最终注射器活塞示数小于气体体积与液体体积之和，能进一步验证影响气体溶解度的因素。

4.能验证碳酸钠与盐酸反应的分步特征，能通过实验区别碳酸钠和碳酸氢钠。提高学生由宏观的现象出发辨识物质性质到微观探析其本质的能力，培养其从证据推理到模型认识的过程。