如何區分碳酸鈉和碳酸氫鈉

河北省承德市第十六中學 閆 帥

一、提出問題

化學興趣小組在用碳酸鈉和碳酸氫鈉進行實驗時，發現它們的標簽都被腐蝕了，怎樣才能區分出這兩種物質呢？

同學們對這兩種物質進行了對比和總結：它們都是白色固體，水溶液都顯堿性，都能與稀鹽酸反應，它們的性質很相似。老師曾經講過，它們與酸反應的速度不同，碳酸氫鈉反應得快，碳酸鈉反應得慢。于是同學們設計了一個實驗：稱取碳酸鈉和碳酸氫鈉各1 g，分別放入兩支大試管中，再量取兩份體積均為10 mL 的相同稀鹽酸，把兩份稀鹽酸分別迅速倒入兩支試管中，反應都很劇烈。試了好幾遍，根據反應速度很難區分，而且需要控制變量，操作費時。

二、設計方案

興趣小組的同學們找到老師，將他們的疑問告訴了他，老師覺得他們提出的問題很有意義。為了解決這個問題，老師組織學生利用課余時間搜集相關資料，設計實驗方案。同學們分組討論后，設計出以下幾種實驗方案。

方案一：觀察法

根據碳酸鈉為白色固體粉末，碳酸氫鈉為白色細小的晶體，分別觀察碳酸鈉和碳酸氫鈉的外形。

方案二：溶解法

碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度見下表。根據溫度高于20 ℃時，它們的溶解度差異較大，學生首先測出實驗室氣溫為23.2 ℃，水溫為20 ℃；然后分別稱取碳酸鈉和碳酸氫鈉各1.5 g，放入兩支試管中；最后分別倒入10 mL 水，振蕩，觀察溶解情況。

方案三：沉淀法

根據碳酸鈣不溶于水，碳酸氫鈣可溶于水，分別稱取碳酸鈉和碳酸氫鈉各2 g，并分別溶解在50 g 的水中，制成等濃度的兩種溶液；然后分別取等量的兩種溶液倒入兩支試管中，并向兩溶液中各加入適量氯化鈣溶液，觀察現象。

方案四：pH 法

根據碳酸鈉的堿性比碳酸氫鈉強，用玻璃棒分別蘸取方案三中的兩種溶液，滴在pH 試紙上，然后與標準比色卡對比，讀出pH 值。

方案五：加熱法

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根據碳酸鈉受熱不分解，碳酸氫鈉受熱分解成碳酸鈉、水和二氧化碳，設計實驗：分別取碳酸鈉和碳酸氫鈉各2 g 放入兩支試管中，并稱量兩支試管的質量；然后分別加熱兩支試管，將產生的氣體通入澄清石灰水中，觀察現象；反應結束后，再次稱量兩支試管的質量。

三、進行實驗

同學們分別按照實驗方案進行實驗，他們觀察到的現象如下所述。

方案一：碳酸鈉和碳酸氫鈉固體都是白色粉末，看不出兩者的區別。老師建議使用顯微鏡（或放大鏡）觀察，同學們觀察后發現，碳酸鈉為白色固體粉末，碳酸氫鈉為白色細小的晶體（如圖1）。

方案二：全部溶解的是碳酸鈉，不能全部溶解的是碳酸氫鈉（如圖2）。

方案三：有白色沉淀的是碳酸鈉，無白色沉淀的是碳酸氫鈉（如圖3）。

方案四：測得pH 值分別為12 和8，堿性更強的是碳酸鈉，堿性較弱的是碳酸氫鈉。

方案五：試管口內壁有水珠生成，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，石灰水內冒氣泡速度很快的是碳酸氫鈉。加熱前盛碳酸氫鈉的試管的質量是27.6 g，加熱后的質量是26.9 g，減少了0.7 g。另一個是碳酸鈉。

加熱碳酸鈉時試管內壁也出現水珠，但澄清石灰水沒有變渾濁，石灰水內冒氣泡的速度很慢。加熱前盛碳酸鈉的試管的質量是27.7 g，加熱后是27.6 g，減少了0.1 g。為什么加熱碳酸鈉會出現水珠？質量為什么會減少0.1 g？興趣小組的同學們求助老師，老師說是因為碳酸鈉中有結晶水存在。老師建議先在蒸發皿中對其進行加熱，除去結晶水后再實驗。學生按照老師的指導又做了該實驗，加熱碳酸鈉沒有任何現象，質量基本不變。

四、得出結論

區分碳酸鈉和碳酸氫鈉可以通過觀察外形，比較常溫下的溶解情況，比較能否與氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液）反應，比較溶液的pH 值，比較受熱分解的現象等多種方法實現。其實，區分碳酸鈉和碳酸氫鈉的方法不止于此，只是這些方法非常適合初中階段學生。

五、交流分享

通過對碳酸鈉和碳酸氫鈉的區分方法進行探究，加深了同學們對這兩種物質的認識，使學生學會了利用性質的差別來區分物質，同時也鍛煉和提高了學生的實驗探究能力。