碳酸鈉與碳酸氫鈉鑒別方案的設計與評價

朱懷義

(江蘇省睢寧縣第一中學 221200)

實驗是化學的學科特征.實驗對化學學習而言，如羽翼于飛鳥，劃槳于輕舟.課堂若以不同實驗的展開為載體，肯定可以濃厚學生學習的興趣、深化學生對知識的理解，激發(fā)富有創(chuàng)意的能力生長.下面圍繞“碳酸鈉與碳酸氫鈉”鑒別方案的設計為例，淺談實驗如何促進知識向能力轉化.

方案1利用二者水溶性的差異來設計.課本對二者性質的比較的文字表述為“二者均為易溶物質.在相同溫度下，碳酸鈉的溶解度大于碳酸氫鈉”.由于缺少相應的數字輔佐，二者水溶性的差異究竟有多大？學生建立不起感性的認知，能力的生長自然也失去了相應的土壤.

通過簡單的文獻資料，可查知在常溫下，碳酸鈉在水中溶解度為21.5 g，碳酸氫鈉為9.6 g.所以，教師可加以引導，若各取2.5 g粉末，加水使之剛好溶解，分別需要12 mL和26 mL的水，形成的飽和溶液的體積明顯不同.再者，將二者水溶性的差異數字化，對理解侯氏制堿原理、分析向飽和碳酸鈉溶液中持續(xù)通入過量二氧化碳氣體有不溶物質析出也是十分必要的.

方案2利用二者溶液酸堿性的差異來設計.教材對此表述為“二者溶液均顯堿性.在物質的量濃度相同時，碳酸鈉溶液的pH比碳酸氫鈉溶液的大”.同樣，由于沒有將差異量化表述，也錯失了引導學生追求精細的訓練機會.

可以粗略配制物質的量濃度均為0.1 mol·L-1的溶液，然后用pH計測定二者溶液的pH，分別為10.3、8.4.通過實驗，鞏固了溶液配制的技能、了解pH計的使用，這都是培養(yǎng)學生操作能力非常良好的實驗契機.進而向溶液中各滴加兩滴無色酚酞試液，二者溶液的顯色也有明顯區(qū)別，而這既是培養(yǎng)學生注重精細的好素材，也為以后理解酸堿滴定歷程變化預設伏筆.

方案3利用二者熱穩(wěn)定性的差異來設計.碳酸氫鈉受熱分解，釋放可以使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體.經查，碳酸氫鈉受熱在50℃開始分解，在270℃分解完全.此方案為學生容易接受，但對此方案原理的考查，大多落在對“功能性實驗裝置(如圖)”能否證明實驗結論，從而考查學生思維的嚴謹性.若圖中，碳酸鈉與碳酸氫鈉位置顛倒，則注明不了碳酸氫鈉的熱不穩(wěn)定性.這也啟迪學生，要注明自己優(yōu)秀，就不能讓自己占有較為有利的客觀條件.

方案4利用二者與酸反應劇烈程度的差異來設計.影響反應劇烈程度的因素較多，如反應物粉末顆粒大小、使用酸的溫度和物質的量濃度大小等；在高一開始學習時，也不便揭示碳酸鈉與酸反應的歷程.因此，鑒別方案最好表述為“等質量的固體與足量酸反應，產生氣體體積大小”；經簡單推算，可知等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量酸反應時，產生氣體體積體積比約為4∶5.

方案5利用二者與氯化鈣溶液混合的現象差異來設計.在兩支潔凈的試管中分別取相同體積的碳酸銨溶液和碳酸氫鈉溶液，再分別向其中滴加氯化鈣溶液，振蕩.可觀察到碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液混合后有渾濁現象出現，而盛有碳酸氫鈉溶液的試管內仍保持澄清.

課本習題傳遞的信息，也可為設計和評價鑒別方案提供支持.蘇教2018版《化學1》第62頁第7題：(1)碳酸氫鈉是一種酸式鹽，既可以與酸反應，又可以與堿反應.請寫出碳酸氫鈉溶液分別與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應的離子方程式.(提示：碳酸氫鈉溶液與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉和水)(2)少量碳酸鈉與足量鹽酸反應，有二氧化碳氣體放出；而少量鹽酸與過量碳酸鈉反應，則生成碳酸氫鈉和氯化鈉，無氣體放出.請寫出上述反應過程中發(fā)生的離子方程式.

根據7(1)信息，可判斷想當然認為二者與氫氧化鈣溶液混合的現象差異來鑒別的方案是錯誤的.碳酸氫鈉溶液與氫氧化鈣溶液混合，無論比例如何，也都會出現渾濁現象.反應的化學方程式如下：

方案7利用將酸慢慢滴向二者溶液中產生的現象不同來鑒別.在化學實驗操作中，物質的量的多少可通過不同溶液簡相互滴加的方向不同來保證，所以，只要將少量鹽酸分別滴向二者溶液，碳酸鈉溶液中沒有氣體放出，而碳酸氫鈉溶液中有氣體放出.發(fā)生反應的化學方程式如下：

碳酸鈉和碳酸氫鈉性質相似中有差異.對待這些差異，如果通過實驗視角，使學生在做中看到、體會出來，那才是對知識的深化思考，最終必然促使知識和能力齊頭并進.