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再谈碳酸钠和盐酸反应的实验改进作者：肖中荣周萍来源：《化学教学》2019年第10期摘要：梳理文献中碳酸钠和盐酸反应改进实验的利弊，通过分析教材内容和学生认知心理，确定碳酸钠和盐酸反应的实验改进价值在于使学生理解碳酸钠和盐酸反应是分步进行的，从而培养学生宏微结合、证据推理和变化观念的学科素养。
实验改进的关键是控制碳酸钠和盐酸的浓度，避免盐酸滴入碳酸钠溶液时出现局部酸过量;呈现三个成功的改进实验;在“碳酸钠的性质与应用”新授课中以0.1mol/L HCl溶液和0.2mol/L Na2CO3溶液反应为例设计教学过程，探索指向知识意义功能的实验教学行为，提出基于教学功能的实验改进流程，充分发挥化学实验的教学功能。
关键词：实验改进; 碳酸钠; 碳酸氢钠; 盐酸; 实验探究文章编号： 10056629（2019）10005404 中图分类号： G633.8 文献标识码： B碳酸钠和盐酸反应是碳酸钠重要的化学性质，人教版[1]、苏教版[2]均安排了演示实验，“新课标”在必修课程保留了钠、铁、氯、氮、硫元素及其化合物知识。
碳酸钠和盐酸反应的实验改进一直是教师关注的热点，碳酸钠和盐酸反应的教学功能是什么？如何基于教学功能改进碳酸钠和盐酸反应的实验？本文就这些问题进行探究。
1 对文献中改进实验的综述在万方数据库以“碳酸钠和盐酸反应实验改进”为主题词进行搜索，查到十余篇相关文献，分析发现实验改进目的可分两类：第一类是证明“碳酸氢钠与盐酸反应速率快于碳酸钠与盐酸反应速率”，如设计新装置，通过同时滴加盐酸、观察气泡高度证明碳酸氢钠与盐酸反应速率快[3];通过数字传感器测定相同时间内增加二氧化碳的浓度证明碳酸氢钠与盐酸反应速率快[4];将“取相同质量碳酸钠和碳酸氢钠”变成“取相同物质的量浓度碳酸钠和碳酸氢钠”证明碳酸氢钠与盐酸反应速率快[5]。
第二类是探索“碳酸钠与盐酸反应的实验目的”，如通过理论计算证明碳酸钠和盐酸反应分二步进行，对“碳酸氢钠与盐酸反应速率快于碳酸钠与盐酸反应速率”的原理提出质疑，但没有设计具体的实验方案[6]。
浅谈小苏打在养殖业中的作用摘要：小苏打，学名碳酸氢钠，是一种低毒的化学工业品。
其水溶液因水解而呈微碱性，常温中性质稳定，在我国各个产生领域都有使用，在养殖业中饲料方面有着较为显著的功效，本文就来探讨小苏打在养殖业中的作用。
关键词：小苏打；养殖业；营养；小苏打作为一种电解质和酸碱调节剂，因其性价比高，效果显著，经济效益高，近年来被广泛运用在猪、禽、牛、羊等动物饲养过程中。
随着动物营养学研究的深入和养殖业的发展，小苏打对动物机体的营养和生理作用已受到越来越多的关注。
1.小苏打对动物的作用20世纪70年代的时候美国就开始就把小苏打广泛应用于畜禽饲料添加剂。
而国内对这方面的研究和应用相对较晚，现在还处于起步阶段，饲料用小苏打所占份额很小，还没有达到想象中的广泛应用，市场的推广还需要一定的适应期。
小苏打的作用机理实质就是其作为电解质的离子平衡以及酸碱平衡的生理作用。
动物体内的电解质平衡对维持渗透压、酸碱平衡、水盐代谢等具有重要作用。
小苏打就能够对动物的肌体起到很好的调节作用，它能够很好的调节肌体的酸碱度，使得动物肌体能够处于一种相对稳定状态，很大程度上提高了抵抗力和免疫力。
与此同时，小苏打具有良好的中和胃酸的作用，能够加强胃肠收缩，降低消化液黏度，增强动物的食欲。
动物也是像人一样，只有有了良好的进食能力，才能够对饲料进行有效的消化，这样的话营养物质才能很好的吸收。
从而促进动物的健康生长。
同时小苏打还是血液和组织中的主要缓冲物质、可提高血液pH 值及碱储备，有助于内分泌系统在遭受强的应激时能正常工作运转。
2.小苏打在养殖业上的具体应用小苏打在养殖业中的运用主要就表现在饲料上。
以养牛为例，在饲料中添加适量的小苏打喂奶牛，就能够很好的促进肉牛生长，提高饲料利用率。
还能够预防或减缓瘤胃pH值降低，提高瘤胃乙酸的比值，从而增加乳脂率和产奶量，并能使产奶高峰期提前。
另外泌乳盛期补饲小苏打还可预防酮血病、脂肪肝、皱胃变位及瘤胃酸中毒，并且对治疗奶牛产后乏情和乳房炎效果也较好。
2%的碳酸氢钠使用说明
一、碳酸氢钠的简介与作用
碳酸氢钠（NaHCO3）是一种白色结晶性粉末，也称为小苏打。
在医疗、食品、化工等领域有广泛的应用。
在医学上，碳酸氢钠主要用于治疗代谢性酸中毒、缓解胃酸过多等症状。
此外，它还可以用于清洁牙齿、缓解口臭等。
二、2%碳酸氢钠的使用方法
1.口服：将2%的碳酸氢钠溶液口服，每次剂量为10-20毫升，每日3次。
根据病情，医生会调整剂量。
2.静脉注射：将2%的碳酸氢钠溶液加入适量的葡萄糖液中，缓慢静脉注射。
注射速度不宜过快，以免引起不适。
3.外用：将2%碳酸氢钠溶液涂抹或清洗患处，每日2-3次。
三、注意事项与禁忌
1.过敏体质者慎用，如出现过敏反应应立即停用。
2.孕妇、哺乳期妇女应在医生指导下使用。
3.避免接触眼睛，如不慎接触，应立即用清水冲洗。
4.不得与酸性物质混合使用。
四、不良反应及处理措施
1.不良反应：少数人可能出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等消化系统症状。
2.处理措施：如出现不良反应，应立即停用，并就医就诊。
五、储存与携带方法
1.储存：碳酸氢钠应存放在通风、干燥、避光的环境中，远离火源。
2.携带：携带时应避免与尖锐物品一起存放，以免破损。
乘坐飞机时，碳酸氢钠溶液可随身携带，但需注意包装完好。
总之，2%的碳酸氢钠在正确使用的情况下，可以发挥其治疗作用。
但在使用过程中，务必遵循医生建议，注意用药安全和储存方法。
第一节钠及其化合物——教学目标与教学建议一、教学目标1．教学目标（1）了解钠及其化合物的主要性质，正确书写有关的化学方程式。
（2）以钠及其化合物知识的学习为线索，逐步形成金属及其化合物的研究思路。
（3）在研究钠及其化合物性质的过程中，能依据研究目的设计探究方案，形成证据推理意识，培养求实、创新的良好品质。
（4）通过学习钠及其化合物在生产和生活中的应用，感受化学的魅力，发展社会参与意识。
（5）了解与纯碱有关的化学史，感受化学工业发展中技术进步的重要性，体会建设生态文明的意义。
2．教学重点和难点重点：钠与水的反应，碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较；钠及其化合物的研究思路和方法的建构。
难点：钠与水反应的探究实验。
二、教学建议1．在钠与水反应的教学中加强对实验的指导做好钠与水反应的实验，可以加深学生对钠的性质的认识，培养学生观察、获取证据并进行分析的能力。
教学中，可首先引导学生回忆初中所学常见金属的物理性质、化学性质和金属活动性顺序等知识，之后让学生关注钠这种活泼金属。
与铁、铝、铜等常见金属不同，在自然界中不存在游离态的钠，学生从未见过钠，更谈不上了解它的性质。
于是，可将实验2—1与“钠与水的反应”这一探究活动整合在一起，带领学生认识钠与水的反应，突破教学难点。
教学中可设计如下问题串来启发学生根据实验现象进行推理：钠可以用小刀切割，说明什么？新切开的钠的断面有何变化？为什么？钠投入水中之后，处于水中的什么位置？说明什么？钠的状态有何变化？说明什么？钠如何运动？说明什么？滴有酚酞的溶液的颜色有何变化？说明什么？能否设计实验证明产生气体的成分？……对于钠与水反应的探究，教材给了非常明确的探究步骤，即预测、实验、结论，让学生在探究的过程中，按照教材的提示，观察和描述实验现象，基于实验得到的证据进行分析、推理，最终得出结论。
对于学生在实验中可能会观察到的冒烟、有火光、有气味等“异常”现象，教师要引导学生分析其原因。
2．运用对比的策略进行钠的化合物的教学钠的化合物的教学内容中，重点是氧化钠、过氧化钠，碳酸钠、碳酸氢钠的性质。
《探究温度对碳酸氢钠溶液pH的影响》教学设计一、教学内容分析碳酸氢钠俗名小苏打，在日常生活中应用非常广泛。
本节课将利用传统实验和数字实验相结合的手段，围绕“科学探究，平衡思想，微观探析”等化学核心素养重构教学内容，引导学生探究碳酸氢钠溶液在不同温度下pH的变化情况。
二、学情分析高二学生已经学习了水溶液中的离子平衡相关知识，了解电离平衡、水解平衡、溶解平衡等，能够设计简单实验方案，并根据实验步骤完成一系列实验。
但缺少独立思考、综合分析本质问题的能力，特别是多种因素共同影响实验时，设计和开展实验探究的能力还需进一步提高。
三、教学流程图情境线问题线活动线知识线素养线碳酸氢钠注射液常温，NaHCO3(aq)会分解吗？小组预测常温下，NaHCO3(aq)即可发生分解,pH增大。
宏观辨识科学探究实验观察周公度《化学辞典》常温，如何判断NaHCO3(aq)会发生分解呢？设计方案、实验探究方案一：套气球方案二：CO2传感器方案三：pH传感器温度对化学平衡的影响升温，NaHCO3(aq)的pH将如何变化呢？交流预测实验探究pH开始基本不变，然后迅速增大，降温pH缓慢增大平衡思想变化观念水溶液中的离子平衡升温，如何解释NaHCO3(aq) pH的变化趋势？总结归纳小组汇报电离、水解、分解等综合因素影响的结果科学态度微观探析数字化实验常温封闭条件下，NaHCO3(aq)的pH如何变化？设计方案交流小结NaHCO3(aq)分解为可逆反应，封闭体系pH基本不变证据推理四、教学目标科学探究：1.能设计实验方案，正确组装实验装置并进行实验探究。
2. 能通过实验观察、分析数据得出实验结论。
科学知识：3.常温下，敞开体系NaHCO3(aq)发生分解，溶液pH缓慢增大。
4.常温下，封闭体系NaHCO3(aq)的pH基本不变。
5.加热条件下，敞开体系NaHCO3(aq)的pH随温度的变化的情况。
科学态度：6.敢于质疑，勇于创新，小组合作，如实的记录实验数据，面对问题能主动分析原因。
再谈碳酸氢钠溶液绍兴一中分校吴文中【酸碱性】NaHCO3溶液显碱性，这是毫无问题的，其依据也很简单：①水解：HCO3-+H2O = H2CO3+OH-K h=K w/K1=1.0×10-14/4.30×l0-7=2.34 X 10-8②的离：HCO3- = H++CO32-K2=5.61X 10-11显然，K h>> K2，理论上说，碱性较强，但实测得PH=8.3左右，且无任NaHCO3溶液浓度大小，PH基本不变。
例如：CH3COONa溶液的K h= K w/K1=1.0×10-14/1.00×l0-4.75=5.6 X 10-10,0.2molL-的CH3COONa的PH=9.02。
说明NaHCO3溶液碱性大小的异常。
理由1：NaHCO3溶液存在电离，电离得到H+，抵消了一部分OH-，碱性减弱。
理由2：NaHCO3溶液本身是一个“缓冲溶液”，观察①的水解和②的电离，可以发现加酸或者加碱，溶液的PH变化不大。
甚至可以看作，HCO3-的自偶电离：2HCO3-=CO32-+H2CO3，而难以发生“水解”，使得碱性大不。
理由3：精确计算如下：其他情况：在NaHCO3溶液浓度一定范围内，浓度越小，PH反而越大。
可能原因是碳酸氢钠分子间可能形成氢键，如下图：由于得到H2C2O62-离子，水解碱性反而增强？即水解程度大了，电离程度小了。
【稳定性】固体NaHCO3受热分解，得到Na2CO3、H2O和CO2，无争议。
在比较NaHCO3与Na2CO3性质时，学生们发现在盛有NaHCO3溶液的试管里滴入2~3滴酚酞试液，溶液显很浅的红色，说明由于NaHCO3水解，溶液显碱性，但碱性较弱。
而在盛有Na2CO3溶液的试管里滴入2~3滴酚酞试液，溶液显玫红色，说明由于Na2CO3水解程度较大，溶液碱性较强。
学生们还发现当加热这两种溶液时，两种溶液红色都加深。
对于Na2CO3溶液来说，加热溶液颜色变深的原因比较容易推测：加热使CO32-离子水解程度增大，溶液碱性增强。
而对于NaHCO3溶液加热颜色变深来说，同学们意见不一。
相关解释有两种比较有代表性：一、原因与Na2CO3溶液相似，加热使HCO3-的水解加剧。
二、由于NaHCO3热稳定性差，受热分解成Na2CO3。
Na2CO3水解程度大，溶液颜色变深。
持第一种意见者反驳理由：经在网络上查询，NaHCO3分解温度大约300℃。
加热NaHCO3溶液，温度不可能达到300℃，NaHCO3不可能分解。
持第二种意见者反驳理由：若加热使水解程度增大，当恢复原温度时，溶液颜色也应恢复。
但实验证明：即使恢复原温度，溶液颜色也不会再恢复。
于是学生们在教师指导下，做了如下探究实验：取分析纯NaHCO3，分别配制1mol/L和0.1mol/L溶液。
每种溶液分别用三支试管各取5mL。
其中一支试管用作对照，另外两支试管分别用酒精灯和80℃水浴加热，并塞上带导气管的单孔橡皮塞，将导气管插入小试管中所盛澄清石灰水中。
一、酒精灯加热，局部温度过高，1mol/L和0.1mol/L两种NaHCO3溶液均出现分解。
二、80℃水浴加热，1mol/L NaHCO3溶液出现分解，0.1mol/L NaHCO3溶液有轻微分解。
三、分解与水解有关。
1mol/L NaHCO3溶液受热水解程度加大，CO2溶解度减小，水解生成的H2CO3分解挥发出CO2，导致NaHCO3分解。
0.1mol/L NaHCO3溶液由于浓度小，水解生成的H2CO3分解成的CO2不易挥发，分解程度小。
四、水解使较浓NaHCO3溶液不需300℃以上，接近100℃就有NaHCO3分解发生。
【离子浓度大小比较】碳酸氢钠溶液中离子浓度大小的比较问题在老师之间存在着较大的分歧，最常见的观点有两种：1．C（Na+）>C（HCO3-）> C（OH-）> C（H+）> C（CO32-）2．C（Na+）> C（HCO3-）> C（OH-）> C（CO32-）> C（H+）持观点为1的认为：在碳酸氢钠溶液中每电离1mol HCO3-，便产生1mol CO32-和1mol H+，在这个基础上再考虑水的电离，而每1mol水的电离便产生1mol H+和1mol OH-因此必有C（H+）> C（CO32-）；持观点2的认为：由于NaHCO3的水解而使溶液呈碱性，而碱性越强则C（H+）的值越小，而C（CO32-）的值则会越大，因此必有C（CO32-）> C（H+）；仔细分析这两种观点可以看出问题的核心是C（H+）和C（CO32-）的排序问题，两种观点的分析都有一定的道理，那么哪种观点更符合实际情况呢？分析如下：一.分析问题的准备知识：1.根据气体交换动力学，CO2在气液界面的平衡时间常需数日，因此为方便起见，我们把NaHCO3溶液体系看成是封闭体系并加以研究。
2.由于C(H2CO3)/C(CO2(aq))=10-3，且CO2(aq)+H2O=H2CO3的速率很小，所以我们把CO2(aq)和H2CO3两种物质和并成一种假象物质H2CO3，且根据我们的实验和有关资料，在18-25℃时有：①Ka1={[H+][HCO3-]/[ H2CO3]}=10-6.3②Ka2={[H+][CO32-]/[HCO3-]}=10-10.3③C(H+)={ Ka1(Ka2([HCO3-]+Kw))/(Ka1+[HCO3-])}1/2④并测得在18℃时，质量分数为8%饱和NaHCO3溶液的密度为1.0581g/ml二.定性及定量分析过程：1.定性分析过程：从两种排序情况看主要的区别是C(H+)和[CO32-]的排序问题，不难想象当NaHCO3的浓度很小很小时，水的电离是主要的，此时应有C(H+)> C（CO32-）；但如果是NaHCO3的浓度很大，此时溶液碱性较强，此时应有C（CO32-）> C(H+)，所以该问题的关键是确定某一浓度，进而根据这一浓度确定C(H+)和C（CO32-）的排序问题。
2.定量分析过程：(1)设C(H+)= C（CO32-），则由②③可得PH=7.65,进一步结合①②③可得此时的碳酸氢钠溶液的浓度，计算结果为: C NaHCO3=10-5mol/l(2)设C(H+)< C（CO32-），按同(1)的方法进行计算并结合④的实验结果,即可得到此时的碳酸氢钠溶液的浓度应满足:1.01 mol/l>C NaHCO3>10-5mol/l(3)设[C(H+)> C（CO32-），按同(1)的方法计算,即可得到此时的碳酸氢钠溶液的浓度应满足: C NaHCO3>0三.结论：通过前面的分析知NaHCO3溶液中离子浓度的排序问题与NaHCO3的浓度大小有关，考虑到一般情况下，我们所接触到的题中NaHCO3的浓度多为大于10-5mol/l ，因此在一般情况下NaHCO3溶液中离子浓度的大小顺序为: C（Na+）> C（HCO3-）> C（OH-）> C（CO32-）> C（H+），更符合实际情况。
由于以上计算就近似的，不一定正确。
关于碳酸氢钠溶液中离子浓度问题补充如下：很有可能出现，C（Na+）> C（HCO3-）> C（CO32-）> C（OH-）> C（H+）的情况。
这是因为2HCO3-=CO32-+H2CO3的存在，其常数K=K2/K1=1.3×10-4可以认为这才是最主要的，因为①水解：HCO3-+H2O = H2CO3+OH-K h=K w/K1=1.0×10-14/4.30×l0-7=2.34 X 10-8②的离：HCO3- = H++CO32-K2=5.61X 10-11所以水解、电离占次要地位，自偶电离是主要的。
（陈进前老师的观点）【镁与碳酸氢钠溶液反应】总反应：2Mg+ 2HCO3-+H2O =Mg(OH)2·Mg CO3+2H2+CO32-因为总反应=①⨯2-②⨯2-③-④ +⑤⨯2所以总反应的平衡常数K= ｛k①÷（k②2⨯k③⨯k④）｝⨯ K W2≈6.3×1076（因为k①是标准的氧化还原反应常数，无需平方）说明：Mg(OH )2◆镁和水反应的氧化还原反应估算常数为k①=1X1064◆碳酸二级电离常数k②= 5.61X 10-11◆Mg(OH )2沉淀溶解的k③=5.6X 10-12◆Mg CO3沉淀溶解的k④=2.24X 10-11计算方法2假设平衡后，溶液中的C（CO32-）= C（HCO3-）= C（OH-）=1molL-1则：Eθ(MgCO3)/Mg2+)=Eθ(Mg/ Mg2+) + (0.0592÷2) lg c(Mg2+)=Eθ(Mg/ Mg2+) + (0.0592÷2)lg Ksp(MgCO3)= -2.363 + (0.0592÷2)lg 2.24⨯10-11= -2.678Eθ(Mg(OH)2)/Mg2+)=Eθ(Mg/ Mg2+) + (0.0592÷2)lg c(Mg2+)=Eθ(Mg/ Mg2+) + (0.0592÷2)lg Ksp｛Mg(OH)2｝= -2.363 + (0.0592÷2)lg 5.6⨯10-12/2= -2.696Eθ(HCO3-/H2) =Eθ(H+/ H2) + (0.0592÷2)lg c2(H+)= Eθ(H+/ H2) + (0.0592÷2)lg K a｛HCO3-｝= 0 + (0.0592÷2)lg (5.61⨯10-11)2= -0.606Eθ电池=（-0.606）-（-2.696）=2.09因为(其中n=2 Eθ=2.09V)所以Kθ=1070.6=3.98⨯1070考虑到不同计算方法的误差，可以认为两种方法的计算不存在显著差异，在误差范围内，可以采用。
计算结果表明，本反应完全可以发生。
结论：该过程的平衡常数非常的大，为1070左右，是否计算错误不得而知。
但请注意的是，平衡常数大，并不等于反应速率大。
Mg(OH)2·Mg CO3是否是最后的产物有待证明。
因此写成nMg(OH)2·mMg CO3更恰当。
【CaCl2溶液与碳酸氢钠溶液反应】。
