Na2CO3、 NaHCO3与稀盐酸反应实验装置的新设计

摘要： 针对教材中Na2CO3、 NaHCO3与稀盐酸的反应装置的不足之处，利用一次性注射器、具支试管、小气球等对实验装置进行了改进。新设计的实验装置简约，易于安装，可操作性强，完善了实验方法，解决了原实验存在的一些问题，有助于提高教学质量。

关键词： Na2CO3； NaHCO3； 盐酸； 实验装置改进； 实验探究

文章编号： 1005-6629（2024）06-0074-03 中图分类号： G633．8 文献标识码： B

1 问题提出

Na2CO3、 NaHCO3与稀盐酸的反应实验是高中化学教材［1］中一个经典实验（如图1所示）。其实验方法是：“在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装入0.3g Na2CO3或NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口上，并将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，观察反应现象。”虽然该实验取材容易、操作简单，但也存在不足之处，具体是：操作时气球内的药品不易全部且同时倒入两支试管内，从而造成实验误差。

2 相关研究成果简介

查阅有关资料发现，期刊上发表有关Na2CO3、 NaHCO3与稀盐酸的反应实验改进文章多篇，这些成果具有一定的促进和推动作用，但也存在不足，大多数实验方法较为复杂，给操作者带来了不便［2］。也有一些实验方法［3］虽然简单，但不能同时进行碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应，不利于比较两个反应的速率，此外，生成气体所产生的压强容易顶出胶塞，使实验失败。由此可见，对该实验仍有必要做进一步的研究工作。

为此，我们打破传统实验方法，利用小气球、具支试管、一次性注射器、橡胶塞等器材对该实验装置进行改进，使存在的问题迎刃而解，收到了较好的教学效果。

3 设计理念

教材设置该实验的目的不外乎有两个：一是证明碳酸钠、碳酸氢钠都能和盐酸反应；二是比较碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的速率。故设计实验时，必须注意以下几点：一是碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应必须是在透明的玻璃容器内进行，便于观察反应的发生；二是碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应需要同时进行，有利于比较反应速率的大小；三是反应装置是全封闭的，防止产生的气体甚至酸液外逸，造成实验失败；四是碳酸钠、碳酸氢钠的用量要少，有利于两者迅速、完全地与盐酸发生反应；五是尽可能使实验装置简单、合理，操作方便、易于观察。

4 设计方案

根据上述设计理念具体改进方案如下：（1）Na2CO3、 NaHCO3与稀盐酸的反应放在透明的玻璃具支试管内进行，以便于学生观察；（2）在两支具支试管内分别盛放碳酸钠、碳酸氢钠粉末各0.3g；（3）将两支一次性注射器用无色透明胶带捆绑在一起；（4）在两支一次性注射内分别吸入5mL稀盐酸；（5）用无色透明胶带将两支具支试管捆绑在一起；（6）用橡胶塞将一次性注射器和具支试管连接成一体；（7）在两支具支试管的支管上用细线分别扎上大小相同、壁厚相同、弹性相同的两只小气球（一只为红色，另一只为蓝色）。组装后使整个装置形成一个全封闭系统，以防止产生的气体外逸，造成实验失败。

5 实验原理

6 实验过程

6.1 实验材料

一次性注射器（20mL）2支；针头2个；具支试管（3×20cm）2支；4号橡胶塞2个；红色、蓝色小气球各1只；细线、无色透明胶带若干Na2CO3粉末；NaHCO3粉末；稀盐酸（2mol/L）

6.2 实验准备

（1） 一次性注射器的捆绑：

首先，取一支一次性注射器，在其上下方用胶带缠绕，缠绕厚度要求与筒柄最宽处持平（如图2所示）。同样，将另一支一次性注射器也缠绕上胶带。

再将两支缠绕胶带的一次性注射器的筒柄最宽处相互紧紧靠在一起。然后，再将两支缠绕胶带的一次性注射器用胶带缠绕在一起（如图3所示）。

（2） 取两支具支试管，使它们的支管朝外，用胶带上下将两者紧紧捆绑在一起（如图4所示）。

（3） 在具支试管的支管上分别用细线系上红、蓝色小气球。

（4） 在两支具支试管试管口分别塞上橡胶塞。

（5） 将两支一次性注射器的针头分别穿透橡胶塞的中心。

6.3 实验装置

实验装置如图5所示。

6.4 操作方法

（1） 按照实验装置图将药品填装好、仪器组装好。

（2） 左手握住两注射器的针筒部位，右手食指轻轻平放在两栓柄上，然后同时垂直下压两个栓柄（如图6所示），使注射栓同时下降，两个注射器内的稀盐酸同时注入两支具支试管内，反应立即进行。可观察到NaHCO3粉末与稀盐酸反应剧烈，红色小气球迅速鼓起；而Na2CO3粉末与稀盐酸反应相对平静，蓝色小气球鼓起速度较为缓慢。由此说明，Na2CO3、 NaHCO3均与稀盐酸反应，但NaHCO3与盐酸反应更加剧烈。

（3） 实验完毕后将具支试管内的废物倒在指定的容器内，将实验仪器刷洗干净，放置备用。

7 相关说明

（1） 改进后的实验方法操作简单，现象明显，使用后的实验装置，可以长期保存在实验室，实验装置可反复使用。

（2） 用无色透明胶带捆绑一次性注射器或具支试管，要求捆绑完后不影响实验现象的观察。

（3） 整个实验装置要求密封，橡胶塞塞紧、气球扎紧，保证实验过程装置不漏气。

（4） 实验材料无论是一次性注射器、小气球还是具支试管等，都可在淘宝网上购买。

8 结语

Na2CO3、 NaHCO3与稀盐酸的反应实验是高中化学教材中的一个重点实验。通过对该实验的改进和再设计，进一步优化了实验方法，使实验装置更加简单化和合理化，有利于提升实验的教学效果和提高课堂教学质量。

参考文献：

［1］人民教育出版社化学室编著. 全日制普通高级中学教科书（必修）·化学（第一册）［M］. 北京： 人民教育出版社， 2003： 32.

［2］伍强， 方瑞光. 碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应的创新设计［J］. 化学教学， 2016， （8）： 65～67.

［3］姚亮发， 林师龙， 郑柳平. 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应速率比较创新实验［J］. 实验教学与仪器， 2019， （5）： 36～37.