实验五NazCOr Na与酸反应生成叫速率比较实验改进课程名称：中学化学实验教学论 评分 组员：指导老师： 实验时间：一、探究问题的提出人教版普通高中新课程标准实验教科书《化学》必修①第56页对碳酸钠和 碳酸氢钠的性质进行了科学探究，其中之一是碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反 应科学探究的目的是通过此反应比较碳酸根离子与碳酸氢根离子与氢离子反应 的速度，从而说明碳酸根离子与氢离子结合的过程教材上一般设计为以下实验：往两支试管中分别加入 3mL 稀盐酸，将两个 各装有0・3g Na2CO3和NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口将气球 内的Na2CO3和NaHCO3同时倒进试管中，比较它们放出CO2的快慢、多少和剧 烈程度由此实验得出的结论是： Na2CO3 和 NaHCO3 都能与稀盐酸反应，且 NaHCO3与稀盐酸的反应比Na2CO3的剧烈得多教材的实验操作起来存在很多问题：1） 在同时倒置气球的过程中，有可能两种固体不能同时与盐酸接触反应另外，固体装在气球里面，在倒置时有可能粘在气球内壁或小试管的上方，使得反应不够充分2） 反应的剧烈程度及产生气体的量，都用人眼判断，容易产生误差。
3）实验中，气球膨胀时易使气球从试管口处剥落，造成实验的失败4)反应的剧烈程度一般用反应速率来定量描述化学反应速率是用来衡量化 学反应进行快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增 加来表示”对于不同种物质与某一特定物质反应剧烈程度的研究应以等时间、 等物质的量为前提条件，进而通过对产物量的多少进行比较在该实验中量取等 质量(0.3 g)的Na2CO3和NaHCO3,而M(Na2CO3)=106、M(NaHCO3)=84,这就导致 了 n(NaHCO3) > n(Na2CO3)在其他条件相同时，物质的量大的反应速率自然也 要大一些，而加入NaHCO3粉末的试管上方的气球要大一些实际上是由于Na2CO3 的物质的量多因此，在这里就不能得出“NaHCO3与稀盐酸的反应要比Na2CO3 与稀盐酸的反应剧烈得多”的结论二、问题解决设想基于以上提出的四个方面的问题，我们小组对实验做出了改进：(1)为了保证碳酸钠和碳酸氢钠两种固体能够同时并且充分反应，我们把 两种固体装在锥形瓶中，采用注射入硫酸的方法来进行实验；(2) 为了使实验现象更加明显，我们通过U型管液面的高低变化情况，装 置两边的压强差，来判断气体产生的快慢和量的多少。
由于产生的气体为CO2气体，会溶于水，所以U型管所装的液体为饱和的 碳酸氢钠溶液，加入酚酞，使其为红色溶液，增强实验效果课本实验用的是稀 盐酸，但我们改进的实验因为有利用到压强差来判断，所以为了防止盐酸挥发， 我们该用硫酸3) 实验中严格按照 n(NaHCO3) ： n(Na2CO3)=1:1 (0.005mol)来进行的， 所以控制第一次注入n (H2SO4)=0.0025mol，第二次再次注入n (H2SO4) =0.0025mol，最大程度保证在定量的情况下来描述两种固体反应速率的快慢因为文献说明这个实验所用的酸的物质的量浓度控制在 0.5mol/L 效果最 好，所以要保证实验所用的稀硫酸的浓度为0.25mol/L，实验室的硫酸的浓度为 18.4mol/L，质量分数为98.3%，采用V酸：V水=1:72.53进行稀释，稀释后即可 得到浓度为0.25mol/L的稀硫酸实验称取0.42g的NaHCO3 (0.005mol)和0.53gNa2C03（0.005mol）,所以稀硫酸的用量为第一次注入10ml,第二次再注入10ml 保证实验的绝对定量三、实验设计方案1 、实验原理碳酸钠和碳酸氢钠反应产生CO2，但是两种固体的反应产生的快慢有很大的区 别,且产生气体的体积不同。
Na CO + 2HC1 = 2NaCl +H O +CO t2 3 2 2NaHCO + HCl = NaCl + HO + CO t3 2 22、仪器与试剂① 试剂：碳酸钠固体、碳酸氢钠固体、硫酸溶液② 仪器：注射器、橡胶塞、导管、锥形瓶、U型管、量筒、铁架台3、实验步骤及实验记录① 分别往两个锥形瓶加入0.53g碳酸钠固体（右边）、0.42g碳酸氢钠固体（左边）② 组装好仪器如图所示，在U型管上标记一开始液面的刻度见图1）③ 用两只注射器各取10ml 0.25mol/L稀硫酸溶液，同时加入锥形瓶中见图2）④ 拔出注射器，观察实验现象，标记好液面上升刻度见图3）⑤ 再次用两只注射器各取10ml 0.25mol/L稀硫酸溶液，同时加入锥形瓶中⑥ 拔出注射器，观察实验现象见图4）图1在U型管上标记一开始液面的刻度图 2 注射器各取 10ml0.25mol/L 稀硫酸溶液，同时加入锥形瓶图 3 U 型管左边液面低于右边液面(左边压强大，有气体生成)四、实验现象分析(1) 实验中，一开始加入10ml 0.25mol/L稀硫酸溶液，装有碳酸氢钠的锥形瓶中 会立即生成许多气泡，且U型管中接近碳酸氢钠的液面会低于接近碳酸钠的液 面，说明了碳酸氢钠与等量的酸反应，会立即生成CO2气体，而碳酸钠则没有产 生气体。
贝U证明了 “NaHCO3与酸的反应要比N a2CO3”与酸的反应剧烈得多的结 论2) 再次注入 10ml 0.25mol/L 稀硫酸溶液，装有碳酸氢钠的锥形瓶中没有明显 现象，而装有碳酸钠的锥形瓶中会立即生成许多气泡，且 U 型管中液面又恢复 实验前的持平状态说明了等量的碳酸氢钠和碳酸钠与足量的酸反应，产生 CO2 的体积是相等的五、相关问题探讨结合教材实验存在的问题以及我们在实验过程中发现的新问题，进行了如下探讨：1、我们改进的实验装置确实解决了“气球易脱落”、“反应物黏结在壁上”的问 题2、 由于盐酸具有挥发性，且会与U形管中的饱和碳酸氢钠溶液反应而影响实验 结果的准确性，因此我们用硫酸来代替盐酸进行反应3、 为了便于观察实验现象，我们在U形管中的饱和碳酸氢钠溶液中加入了酚酞 试液，使溶液显粉红色，这样在实验过程中我们能很清楚地看到U形管出现 明显的液面差4、 为了保证实验的定性和定量，实验中的U形管两边的装置（锥形瓶、玻璃管、 橡皮管等）我们都尽量保持一致5、 由于我们改进后的实验对产生的CO2的量要求比较严格，如果太少则不便于 观察实验现象，太多则可能导致U形管中的溶液会通过导管甚至进入锥形瓶 而使实验失败，所以我们通过查找文献发现用 0.5mol/L 的稀硫酸溶液与 Na2CO3、NaHCO3固体反应是最合适的，而Na2CO3、NaHCO3固体的量则分 别为 0.53g 和 0.42g。
6、 取相同物质的量的Na2CO3和NaHCO3固体进行反应，能很好的证明实验目 的：“NaHCO3与稀盐酸的反应要比Na2CO3与稀盐酸的反应剧烈得多”7、 用U形管两端的液面差来体现产生CO2气体的体积大小进行比较从而说明“碳酸根离子、碳酸氢根离子与氢离子反应的速度”，比教材实验用气球的大 小来判断更具说服力8、 实验开始我们是打算用分液漏斗来向锥形瓶中加入稀硫酸，但在检查实验装 置的气密性时我们发现只要锥形瓶中的压强稍微增大就会导致分液漏斗中的 溶液无法流下，所以后来我们改用两支 10mL 的针筒来分别锥形瓶中注入稀 硫酸，这样就能顺利地使反应发生六、实验后的自我反思与评价在本次实验中，由于前期准备工作的不足，在实验过程中我们小组遇到了一 些问题如稀硫酸浓度的确定，Na2CO3和NaHCO3固体质量的确定，稀硫酸的 注入方式等在自己亲自动手做实验之前我们觉得我们对这个实验的改进是很好的，并没 有发现存在什么问题，但到了实验室开始做实验才发现我们还是有很多问题没有 考虑周全，所以对于中学化学里看似简单的实验也是要自己实践后才能更全面地 发现问题，解决问题，进而顺利地演示实验另外，中学阶段我们分辨 NaHCO3 ， Na2CO3 溶液的办法是往溶液里逐滴滴 加稀HC1。
往NaHCO3中滴入稀盐酸立即产生大量气泡，往Na2CO3中滴入稀盐 酸先无气泡后有气泡但我们的实验中还是有看到Na2CO3中产生气体对这一 判别方法，理论上行得通，但具体教学实践中还是要慎重改进后的实验现象直观、便于观察，还能测出定量的结果，演示效果良好 但本实验装置仍存在着较大的误差，其中气密性是最大的问题，实验装置精确度 不够高该实验能帮助学生得到N aHCO3与出旳的反应速度要N a2CO3与也迥的反 应速度快的正确结论等物质的量的N a2CO3和NaHCQ与过量反应得到CQ 气体应该是一样的，而在我们改进的实验中也能明显地观察到这一现象，这也是 我们实验改进比较成功的地方七、参考文献[1] 张秋彦, 郑铁安, 冯品钰 . 碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应速率比较实验 的改进. 《教学仪器与实验》, 2010, 03.[2] 吴成胜. 碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应探究. 《中学生数理化(高中版 学研版)》, 2011, 08.[1] 刘伟平.比较碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应速率的实验改进.教学仪器与实验. 2007, 23(9).[3] 吴丹, 马宏 . 对碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的商榷 .化学教 育,2007(11).[4] 周晓萍. 碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的改进 . 《考试周刊》 , 2011,06.。