大学实验报告学生姓名 学 号 专 业 年级、班级 实验项目碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的改进 合作组员实验类型□验证□设计□综合 实验时间2012年4月24日 实验指导老师 实验评分 【探究问题的提出】在区分碳酸钠（Na2CO3）和碳酸氢钠（NaHCO3）的实验中，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的剧烈得多得出这样的结论，是因为NaHCO3与稀盐酸反应放出的气体把气球充得比 Na2CO3的更大，以此来区分碳酸氢钠和碳酸钠，但改实验操作起来会有很多问 题：（1） 稀盐酸浓度不明确，在实验的过程中不好把握稀盐酸浓度小于6mol/L， 就算是2mol/L的稀盐酸同时加入NaHCO3和Na2CO3固体中，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。
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0・3g NaHCO3比0・3g Na2CO3与足量的稀盐酸产生的气体量多1/4,所以即使Na2CO3 和NaHCO3与盐酸的反应速度一样，也是观察到NaHCO3与盐酸的反应剧烈一 些，这是定性实验的缺点3） 将气球简单套在试管口，气密性差，气球胀大的同时容易脱落而且在 加入碳酸钠和碳酸氢钠时，部分粉末粘附在气球里和试管壁上而导致实验的失 败4） 实验中,采用的气球较软,一个人同时操作较困难,固体粉末难以完全倒 入试管中，且气球膨胀后体积不同而产生的压力也不一样 ,对反应速率有影响, 效果不是很好5） 称取等质量碳酸钠和碳酸氢钠但是两个的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,研究的浓度不能相等，实验就没有可比 性文献资料综述】对于比较NaHC03、Na2CO3与酸反应速度的演示实验，现行的教材和参 考书中一般两种方法，其一：用等物质的量的 NaHCO3、 Na2CO3 分别与稀盐 酸同时反应，比较在相等的时间内被反应产物 CO2 所填充气球体积的大小；其 二，使相同物质的量的NaHC03和Na2CO3分别与稀盐酸同时进行反应，通过 比较两反应产生CO2气泡的多少进行判断。
后者经过多次实验后，发现被填充 气球的大小、所产生气泡的多少只能作定性观察，而难以定量测量，并且 NaHCO3、Na2CO3 与稀盐酸反应速度都很快，难以进行准确的判断，而且坐 后排的学生也无法观察清楚，因而演示的效果不太理想事实上， NaHCO3 与 盐酸反应的速度要比Na2CO3与盐酸反应的速度快为了能得出这一正确结论, 获得较好的演示效果，我们可采用以下方法对该实验进行改进实验设计思路】根据液体静力学原理，当Ua和Ub的一臂与大气相通时，两液面差分别与 a、b中气体的压强成正比关系对于我们所做的演示实验来说，a、b中的压强 又分别与其中由反应产生的CO2的物质的量成正比并且当其它条件都相同时, 一定时间内在a、b中产生的CO2气体的量，又反映了 NaHC03、Na2CO3与 HCl 反应的速度快慢因此，我们可通过在一定时间内观察到的液面差，对 a、 b 中 NaHCO3、 Na2CO3与HCI反应速度的快慢进行比较还有第二种方法是通过排水法即保证具支管和导管等仪器的体积想相同， 然后利用相同时间内两者与盐酸反应放出的气体把水排进量筒中，读出所收集的 水的体积，即可进行比较由改进后的实验，同学们可以很快得出 NaHCO3 与 HCI 的反应速度要比 Na2CO3 与 HCI 的反应速度快的结论。
即通过相同时间内产生气体的体积不同来判断两者与稀盐酸反应的速率实验设计方案】1、 实验原理：HCI + Na2C CO2 + H2O + NaCIHCI + NaHCO3 CO2 + H2O + NaCI2、 实验仪器与试剂：具支试管 2 支 U 形管 2 个 胶头滴管 2 个 直角玻璃管 2 个 铁架台（铁夹） 2 个 橡胶管 若干 尺子 碳酸钠 碳酸氢钠 稀盐酸3、 实验装置图4、实验操作步骤⑴取两支具支试管a、b,在a、b中各加入0.42gNaHCO3和0. 53gNa2CO3 粉末后，分别固定于铁架台的左右两边两种物质的量都约为0.005mol2) 在两支滴管中各吸人等体积(2ml左右)0.8mol / L的稀HCI，然后把它们分别塞 进两个大小适宜的橡皮塞中，再用橡皮塞塞紧a、b管口3) 在a、b支管处分别接U形管Ua和UbUa、Ub的另一臂与大气相通采 用滴加了红墨水的适量的饱和NaHC03溶液作指示液实验前Ua和Ub中两臂 液面分别平齐，咼度相等如图)(4) 同时挤捏滴管的胶头，使HCI分别同时进入a、b中进行反应提醒学生注意 观察反应到30秒左右时，Ua和Ub中指示液液面变化的情况。
用尺子量度Ua 和Ub两臂液面的高度差实验过程记录】1、 实验探究过程本次实验我们组进行了多次探究一开始我们是以第一种改进为实验方法：即装置1,在碳酸钠和碳酸氢钠的 物质的量相同时，滴入过量的稀盐酸，仅通过U型管两边液面的高度差来判断 速率但是没有对实验进行正确的估算，在实验过程中发现碳酸氢钠与稀盐酸的 反应过于迅速而无法准确用笔在U型管上几时划出液面变化第一次实验还出 现反应过于迅速使得气体冲力较大，使得U型管右端的水直接冲出U型管对于上面的反应我们首先猜测是由于稀盐酸的浓度过大而导致反应速度过 快因此我们又配置了较低浓度的稀盐酸，但实验依然不成功最后我们改用排水法，如装置图2,用量筒在U型管右端接收排出的水的 体积来判断而稀盐酸的浓度还是用的0.5moI/L同时我们借用高科技-拍视频 的方法来记录下随着时间变化，排出水的体积的变化，并作出试验曲线这次我 们实验成功了，在重复做了两次实验后，我们得出了下面的比较有说服力的结果2、 实验结果记录表一：实验原始数据记录表时间NaHC03Na2CO351.40.41041.21572209.52.625113.23011.73.6000NaHCOk Na2C：O3与松酸反网速率曲线1312111098j1(*1()20 :讥 |lljfii]/ s10【实验结果分析】从上面的数据和图表我们可以定量地清晰地看出：相同物质的量的碳酸钠与 碳酸氢钠和稀盐酸反应时：比如在30S的反应时间中，碳酸氢钠与盐酸反应放 出的气体比碳酸钠反应放出的气体多了约8mL,证明：碳酸氢钠与盐酸的反应 速率较快。
相关问题探讨与反思】1•通过这次实验我们发现理论与现实是有一定差距的比如这次实验我们一开始的设想是比较完美的，但实验起来我们才发现这样 一个简单的实验操作起来却可以发现很多问题的，比如反应速率、U型管液面变 化的记录等因为我们没有充分考虑可能出现的各种情况，所以做起实验来我们 比较费时间和资源当然，从这个实验中我们也吸取了教训：做实验前一定要准备充分今天我 们是在实验室中做练习还可以有机会给我们慢慢改进，但是日后我们到课堂上教 学时绝不能出现这种情况而避免的方法就是：我们现在要多查找资料，多了解 实验具体情况，多思考，有条件的话也可以多做实验，在实践中不管改进和完善 实验条件并做好记录，从而探究出最佳的方法,可以直接运用于以后的教学当中2•本次实验虽然最后成功了，但是在本次实验中我们还有很多条件需要改进比如最后两次的实验中我们发现：到实验的后半阶段，因为碳酸氢钠的反应 速率较快，放出的气体较多，使得该套装置中的压强较大，使得后面碳酸氢钠中 盐酸的滴下速度有所减慢，所以上面的数据记录有一定的误差我觉得此处的解决办法可以是:加入恰当的用量，比如固体的用量减少一点还有一个问题不能忽略的是：两套装置中的支管、导管等体积比较难控制完 全相同，所以以上数据只能用来粗略说明碳酸氢钠与盐酸的反应速率比碳酸钠 快，不能准确说明，更不能用来计算两者的反应速度。
参考文献】[1] 肖常磊，钱扬义．中学化学实验教学论．《华南师范大学化学实验教学中》 第一版.54-55[2] 严平，涂惠平.如何做好比较NaHCO3、Na2CO3与盐酸反应速度的演示实验.九 江专师学报．2004，（5）[3] 人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书 （试验修订本必修）《化 学》第二版，北京：人民教育出版社， 2006：52。