基于手持技术的碳酸钠和碳酸氢钠性质对比实验晋江市侨声中学 施俊芳一、使用教材江苏教育出版社、高中一年级化学必修1、《碳酸钠的性质与应用》二、实验器材笔记本电脑，朗威dislab数据采集器，压强传感器，pH传感器，滴定计数器，具支试管（含配套活塞），试管架，针筒注射器，磁力搅拌器，烧杯，酸式滴定管，0.1mol/L的碳酸钠溶液、0.1mol/L碳酸氢钠溶液、0.1mol/L盐酸三、实验改进要点教材中的实验是一个定性实验，将它设计为定量实验,用精准的实验数据让学生了解碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的性质及本质原因，图1苏教版教材碳酸钠溶液与盐酸反应装置图四、实验原理/实验设计思路（一）、密闭体系，用压强传感器测量压强变化判断产生气体的快慢二）、用pH传感器和酸式滴定管等定量仪器测量碳酸钠溶液与盐酸的分步反应五、实验教学目标（一）、通过探究性实验，从宏观和微观比较碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的快慢二）、实验过程中，掌握对比的学习方法，分析现象的原因和本质联系三）、实验过程中，提高学生实验证据推理和科学探究的化学素养六、实验教学内容（一）、比较碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液与过量盐酸反应的快慢二）、探究碳酸钠与盐酸反应的分步进行。
七、实验教学过程碳酸钠、碳酸氢钠溶液与过量的盐酸反应均会产生气体，在密闭体系内，产生气体的速率快慢会影响压强改变的快慢，由此原理设计了实验方案实验1：在密闭体系内，分别取0.1mol/L的碳酸钠和碳酸氢钠溶液各2ml，用针筒注射器快速注入5ml 0.1mol/L盐酸，用压强传感器测量压强变化，数据采集器采集数据，并绘制压强随时间变化的曲线学生发现实验存在不严谨之处，在往具支试管里头注入盐酸的过程，就是使得体系压强增大的过程，为了科学严谨，是否应该用蒸馏水代替两者溶液多做一个空白对照实验？教师对学生的实验评价给予肯定分别往2ml的蒸馏水、0.1mol/L碳酸钠和碳酸氢钠溶液快速注入过量的盐酸，通过数据采集后绘制三条曲线图2蒸馏水、碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的压强变化曲线通过图像观察到，单位时间内同浓度的碳酸氢钠溶液与盐酸反应的图像斜率更大，说明单位时间产生二氧化碳的气体速率更快，从而说明同浓度的碳酸氢钠溶液与盐酸反应比碳酸钠溶液与盐酸反应快留时间学生写出这两者与盐酸反应的化学方程式Na2CO3+ 2HCl= 2NaCl + CO2↑+ H2ONaHCO3+ HCl= NaCl + CO2↑+ H2O过渡：根据方程式，碳酸钠溶液与盐酸反应所需要的盐酸量更多，是否与速率慢有关联？能否从盐酸量增加的过程设计相关实验来说明此问题？学生思考后形成基本实验方案，在相同浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中逐滴滴加盐酸，观察实验现象。
实验2：取10ml 0.1mol/L的碳酸钠和碳酸氢钠溶液，用0.1mol/L的盐酸逐滴滴加，光感计数器记录滴数（折算成体积），用pH传感器测量溶液的pH变化，记录气泡产生的时刻pH通过图像观察：第一点，同浓度的碳酸钠溶液和盐酸反应在pH=8.03才出现气泡，之前并无气泡产生，此时折算体积为9.35ml，则碳酸钠和盐酸用量接近1:1第二点，上一个实验测得0.1mol/L碳酸氢钠溶液pH=8.24，同时往碳酸氢钠溶液中滴加盐酸立即产生气泡，绘制的曲线与碳酸钠溶液和盐酸反应的后半部分曲线基本吻合图3同浓度盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液的pH变化曲线图4同浓度盐酸逐滴滴入碳酸钠和碳酸氢钠溶液的pH变化曲线通过上述两点，我们可以得出一个结论，碳酸钠与盐酸反应是分步进行Na2CO3+ HCl = NaHCO3+ NaClNaHCO3+ HCl= NaCl + CO2↑+ H2O同时也可说明碳酸氢钠与盐酸反应比碳酸钠与盐酸反应来得快八、实验效果评价利用手持技术改进教材中的实验，可以直观地通过数据、图像来代替教师大量的语言解释抽象的化学知识智能的仪器，简单的操作，科学的数据，直观的现象，将定性实验上升为定量实验，帮助学生探究化学反应的过程。
从学生层面，通过碳酸钠与碳酸氢钠与盐酸反应的实验，培养学生定性、定量的观念，形成对比的思想，提升推理及科学探究的化学学科素养。