碳酸钠 碳酸氢钠与盐酸反应的图像分析

Na2CO3、NaHCO3的图像分析典型的四类图像综合分析[注意]a代表未生成气体时，消耗的HCl的物质的量；b表示从开始生成气体到气体量达到最大值时消耗的HCl的物质的量；c代表生成CO2的物质的量。

[典例](2019·岳阳模拟)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。

下列判断正确的是()A．在0～a范围内，只发生中和反应B．ab段发生反应的离子方程式为CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2OC．a＝0.3D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2[思维建模]H＋与OH－、CO2－3、HCO－3反应的先后顺序为OH－>CO2－3>HCO－3⇨⎩⎪⎨⎪⎧0～a 范围发生：H ＋(0.04～0.02)mol ＋OH －0.02 mol ===H 2O ，H ＋0.01 mol ＋CO 2－30.01 mol ===HCO －30.01 mol a ～0.4范围发生：H ＋0.01 mol ＋HCO －30.01 mol ===CO 2↑0.01 mol＋H 2O⇨⎩⎪⎨⎪⎧n (OH －)＝(0.04－0.02)mol ＝0.02 moln (CO 2－3)＝0.01 mol[解析] 在0～a 范围内，先发生中和反应，后发生CO 2－3与H ＋生成HCO －3的反应，A 错误；ab 段发生反应的离子方程式为HCO －3＋H ＋===H 2O ＋CO 2↑，B 错误；因为a ～0.4范围内发生的反应是H ＋＋HCO －3===CO 2↑＋H 2O ，n (CO 2)＝0.01 mol ，n (H ＋)＝n (CO 2)＝0.01 mol ，所以a ＝0.3，C 正确；由碳元素守恒可知溶液中n (CO 2－3)＝n (CO 2)＝0.01 mol ，在0～a 范围内，生成0.01 mol HCO －3消耗盐酸0.1 L ，与NaOH 反应消耗盐酸0.2 L ，n (NaOH)∶n (Na 2CO 3)＝2∶1，D 错误。

碳酸钠和碳酸氢钠中加盐酸的现象下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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通过探究碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应，知道了CO32-、HCO3-的检验，随后提出：如何验证CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3？安排一次活动课。

教师抛砖引玉激励学生大胆设计，进行实验探究，在活动中修正，活动中创新。

1提出问题
我们可以设计什么方案验证CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3？
2抛砖引玉
介绍装置（图1）。

演示：打开塞子，快速加入约10mL氢氧化钠溶液（10%）并塞紧塞子，振荡；倒出试管里的稀盐酸。

现象：瓶壁迅速向内凹陷；产生大量气泡，瓶壁恢复原状。

质疑：能否验证CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3？课后思考、讨论、修正，设计自己的方案，周三进行活动探究。

3方案交流
展示自己的方案，讨论、修正。

方案一在演示实验的基础上增加：把产生的气体导入澄清的石灰水，如图2.方案二收集一试管的CO2倒置于NaOH溶液里，拿出加入稀盐酸，并迅速塞紧，气体导入澄清石灰水（图3）。

修改：用长颈漏斗加入盐酸（图3）。

方案三如图4装置，加入NaOH溶液并迅速塞紧带分液漏斗的塞子，稍后打开止水夹；把水换成澄清石灰水，打开活塞。

方案四如图5装置，缓慢通入CO2（气泡不逸出）一段时间，加入盐酸。

4实验验证。

碳酸钠、碳酸氢钠固体与盐酸反应的热效应探究教材分析：本节是人教版选修4第一章的第三节内容，是对必修一第二章《化学能与热能》的扩展与提高。

“碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸的反应”是选自人教版必修一，本节课是以碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸反应为前提，分析、讨论、归纳盖斯定律的涵义与用途。

学情分析：学生现有的知识基础：知道化学能与热能的相互转化学生现有的能力：基本的实验操作能力，对化学反应过程中有能量变化这一事实已经接受并认可，但只有定性的认识而没有定量的认识和计算。

教学目标：学生能通过实验探究、对比的方法，归纳出影响碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸反应热效应的原因，并能从实验中得出盖斯定律。

养成科学严谨、勤于思考的态度，树立透过现象看本质的科学素养。

教学重点：从反应热的角度分析碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸的反应教学难点：盖斯定律的内涵试剂1 试剂2 现象 30mL 盐酸 Na 2CO 3(s) 30mL 盐酸NaHCO 3(s)产生认知冲突小组成员汇报实验结果：碳酸钠固体与稀盐酸：温度升高 碳酸氢钠固体与稀盐酸：温度降低以事实为依据增加感性认识 PPT 展示 用温度传感器测量上述反应的温度变化的温度-时间图像。

追问：为什么产生这样的差异性？碳酸钠溶于水 碳酸氢钠溶于水小组合作、讨论 PPT高一内容：碳酸钠固体、碳酸氢钠固体溶于水的实验及在水溶液中反应的离子方程式根据已学知识分析原因： 1、 固体的溶解热 2、 离子间的反应热使学生新旧知识能结合起来一个化学反应可能存在多个过程，每个过程都可能有热效应存在，今天我们主要研究这两个过程中热效应与总反应热效应的关系。

引入主题设计实验分析固体与盐酸反应的温度变化和固体溶解、离子之间反应的温度变化。

（注意控制变量）控制变量思想：等物质的量的固体，等体积、等物质的量浓度的盐酸，等体积的水 实验验证：1、 固体的溶解热2、 所得溶液恢复至常温，再加入盐酸的反应热试剂1 试剂2 温差（℃） 恢复至常温 试剂3 温差（℃30mL 水 1.89g 碳酸钠固体 30mL 盐酸 30mL 水1.50g 碳酸氢钠固体30mL 盐酸由于溶解后温度发生变化，为减少实验误差，需要恢复至常温，但时间比较长。

高中化学实验改进及教学策略以 碳酸钠㊁碳酸氢钠与盐酸的反应 为例李文飞(江苏省南京师范大学灌云附属中学ꎬ江苏连云港２２２２００)摘㊀要: 碳酸钠㊁碳酸氢钠与盐酸的反应 这一教学内容是高中化学实验教学不可或缺的内容ꎬ要想让学生对这一内容掌握得熟练ꎬ教师需要让学生明确原本的 碳酸钠ꎬ碳酸氢钠与盐酸的反应 实验存在的问题和不足ꎬ并且提出相应的改进实验教学方案ꎬ以便于最大限度内满足学生的学习需求.因此ꎬ本文选择具体的题目对其进行进一步的分析ꎬ以求为教师的教学工作提供相应的参考.关键词:改进策略ꎻ碳酸钠ꎻ碳酸氢钠与盐酸的反应ꎻ高中化学中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２３)２４－０１１１－０３收稿日期:２０２３－０５－２５作者简介:李文飞(１９８１.１－)ꎬ湖北省襄阳人ꎬ中学一级教师ꎬ从事中学化学教学研究.㊀㊀实验不仅是化学教学中最为活跃和生动的教学手段ꎬ也是探究化学知识不可或缺的重要途径[１－２].在新课程改革的背景下ꎬ要求化学实验朝着生活化㊁绿色化和现代化的方向转变ꎬ以便于拓宽学生的学习思路[３].关于 碳酸钠㊁碳酸氢钠与盐酸的反应 的内容也是高中化学考试当中不可忽视的内容ꎬ为了对其进行更进一步的分析ꎬ采取创设相应的情景ꎬ深入挖掘其中存在的联系ꎬ组织学生积极开展项目式学习方法的探究ꎬ帮助学生形成高阶思维[４].１传统 碳酸纳㊁碳酸氢钠与盐酸的反应 实验例题㊀一个研究组研究了碳酸钠㊁碳酸氢钠和稀盐酸的反应.(１)实验用品:碳酸钠粉末(置于广口瓶)㊁稀盐酸(置于容积为１２５ｍＬ的细口瓶中)㊁抹布㊁纸槽㊁试管架㊁Ф１５ˑ１５０ｍｍ的试管㊁大烧杯(盛装废液)㊁药匙.㊀(２)实验步骤:①药品与仪器需仔细检查ꎻ②选择干燥试管ꎬ放入少量碳酸钠粉末ꎻ③将１~２ｍＬ稀盐酸加入试管中ꎻ④观察实验现象ꎬ及时向监考老师报告ꎻ⑤实验完成后ꎬ及时清洗试管ꎬ并将实验器材复位.(３)在含有少量碳酸钠(俗称)和碳酸氢钠的试管中加入足够的稀盐酸ꎬ观察到两者反应剧烈ꎬ产生大量气泡.碳酸氢钠与稀盐酸反应的化学方程式为.ʌ问题提出ɔ碳酸钠㊁碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳的速率相同吗?ʌ实验的具体设计ɔ(４)Ａ设计的实验如图１所示.实验过程中ꎬ两个注射器中的稀盐酸应为(充注操作)ꎬ观察到１１１如图２所示的现象.所以他得出结论ꎬ碳酸氢钠和稀盐酸反应产生二氧化碳更快.图１㊀Ａ实验装置㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀Ａ实验观察到的现象(５)Ｂ质疑Ａ的实验:①碳酸钠㊁碳酸氢钠和稀盐酸的反应非常剧烈ꎬ很难通过观察来判断产气速度ꎻ②ꎬ他认为ꎬ应该取含碳量相同的碳酸钠和碳酸氢钠ꎬ如果碳酸钠的质量仍然是０.３１８ｇꎬ应该取ｇ碳酸氢钠.该组学生在老师的指导下设计了如图３所示的实验.图３㊀Ｂ实验设计情况①其中的连通管的作用是.②取相同体积㊁相同碳元素重量的碳酸钠和碳酸氢钠稀溶液(各取２滴酚酞溶液)和足够体积㊁相同浓度的稀盐酸进行实验.实验过程中溶液颜色变化记录于表１.瓶内压力随时间的变化如图４所示.表１㊀实验过程中溶液颜色变化记录滴入酚酞溶液滴入稀盐酸ꎬ溶液颜色变化碳酸钠溶液红色红色ң浅红色ң无色碳酸氢钠溶液浅红色浅红色ң无色㊀㊀ʌ实验结论ɔ(６)通过分析图４所示的实验数据ꎬ可以得出ꎬ在相同条件下ꎬ与稀盐酸反应更快生成二氧化碳ꎬ原因是.ʌ反思与应用ɔ①二者与稀盐酸反应均很剧烈ꎬ稀盐酸足量ꎬ相同质量的碳酸钠和碳酸氢钠完全反图４㊀Ｂ实验结果应产生二氧化碳的质量不相同ꎬ所以通过气球变大的程度无法确定两物质反应的快慢.含有碳元素的质量相同时ꎬ需要碳酸氢钠的质量为０.２５２ｇꎻ②碳酸钠溶液㊁碳酸氢钠溶液和稀盐酸反应的速率都很剧烈ꎬ连通管主要起平衡气压的作用ꎬ避免装置中压强过大导致稀盐酸不能顺利滴下ꎻ③由压强随时间的变化图可知ꎬ相同条件下ꎬ反应全部结束前ꎬ碳酸氢钠和稀盐酸反应时ꎬ装置中的压强越大ꎬ说明产生二氧化碳越多ꎻ④碳酸钠和稀盐酸之间的反应是分步进行的.２ 碳酸纳㊁碳酸氢钠与盐酸的反应 的实验改进方案２.１内容改进方案教材中 碳酸钠㊁碳酸氢钠与盐酸反应 是一个定性实验ꎬ笔者通过层层递进ꎬ将其设计为定量实验.(１)使用压强传感器测定在密闭体系中的压强变化情况ꎬ作为判断产生气体速度快慢的重要依据.(２)为了了解盐酸与碳酸钠溶液反应的本质ꎬ需使用到酸式滴定管与ｐＨ传感器.２.２实验器材改进方案碳酸氢钠㊁碳酸钠㊁盐酸溶液㊁烧杯㊁数据采集器㊁笔记本电脑㊁试管与配套活塞㊁滴定计数器㊁ｐＨ采集器㊁磁力搅拌器㊁针筒注射器等器材.２.３实验教学过程改进方案２.３.１直奔主题ꎬ吸引关注根据物质分类ꎬ二者均属盐ꎬ盐能与盐㊁酸㊁碱等物质发生化学反应.按照强酸制弱酸原理ꎬ碳酸氢钠与碳酸钠都会与盐酸发生反应ꎬ得到的产物都有二氧化碳.将实物展示出来ꎬ提出问题:消防灭火使用的灭火器里装的是碳酸氢钠还是碳酸钠呢?学生在２１１观察物质后ꎬ可以得出结果ꎬ即碳酸氢钠.泡沫灭火器原理是:二氧化碳能灭火.基于速率角度激发学生继续思考:为什么泡沫灭火器会选择碳酸氢钠呢?学生猜想:碳酸氢钠和酸之间的反应速度更快.师生开展互动讨论ꎬ盐酸和碳酸氢钠㊁碳酸钠反应都有气体产生ꎬ而产生气体速度的快慢会对压强的改变速度产生影响[５].考虑到实验中控制变量的方法ꎬ设计第二个实验:在密闭空间当中ꎬ选择三支试管ꎬ第一支作为空白对照组ꎬ加入２ｍＬ蒸馏水ꎻ第二支加入碳酸钠０.１ｍｏｌ/Ｌꎬ第三支加入０.１ｍｏｌ/Ｌ碳酸氢钠溶液ꎬ分别往三支试管中加入５ｍＬ浓度为０.１ｍｏｌ/Ｌ的盐酸.另外ꎬ快速用橡皮塞塞紧试管ꎬ通过压强传感器观察压强的变化ꎬ采用数据采集器绘制曲线.根据图像能够明显发现ꎬ曲线斜率最大的是碳酸氢钠与盐酸反应的试管.这表明在相同时间内ꎬ盐酸和碳酸氢钠反应得到的二氧化碳气体速率更大ꎬ反应速度更快.在得到这一认识之后ꎬ让学生学会写相关化学方程式.Ｎａ２ＣＯ３＋２ＨＣｌ ２ＮａＣｌ＋ＣＯ２ʏ＋Ｈ２ＯＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ ＮａＣｌ＋ＣＯ２ʏ＋Ｈ２Ｏ在这个实验教学当中ꎬ逐层深入ꎬ让教学过程层层递进ꎬ不显得过于突兀.学生在提出猜想 寻找证据 得到证实的过程中ꎬ找到正确的思维方式.同时也持续落实所必须要掌握的基础知识ꎬ让学生学会写相关反应的化学方程式.２.３.２定量分析ꎬ继续拓展按照两种物质和盐酸反应的化学方程式发现ꎬ碳酸钠所需的盐酸数量更多ꎬ是否是因为反应速率慢呢?可否增加盐酸量来验证呢?再设计第三个实验:先选择相同浓度０.１ｍｏｌ/Ｌꎬ相同剂量１０ｍＬ的碳酸氢钠与碳酸钠溶液ꎬ逐滴加入盐酸ꎬ进行磁力搅拌.通过ｐＨ传感器获取溶液的ｐＨ变动情况ꎬ记录产生气泡时的ｐＨ以及所消耗的盐酸量.根据得到的结果图像ꎬ发现在ｐＨ为８左右时ꎬ碳酸钠和盐酸反应才会出现气泡ꎬ之前并无气泡ꎬ盐酸和碳酸钠的比例接近１ʒ１ꎻｐＨ在８.２４时ꎬ碳酸氢钠与盐酸反应出现气泡ꎬ绘制得到的图像曲线和碳酸钠溶液反应曲线吻合程度很高.结合上述结果ꎬ可以认为碳酸钠与盐酸的反应属于分阶段开展ꎬ即:Ｎａ２ＣＯ３＋ＨＣｌ ＮａＨＣＯ３＋ＮａＣｌＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ ＮａＣｌ＋ＣＯ２ʏ＋Ｈ２Ｏ３ 碳酸纳㊁碳酸氢钠与盐酸的反应 的实验改进效果㊀㊀实验中证明了碳酸氢钠的反应速度要更快一些ꎬ也能更快产生二氧化碳ꎬ提高灭火的速度.也说明了泡沫灭火器使用该物质的化学原理.在这次教学当中ꎬ采用了实验与理论结合ꎬ图形与数字结合的方法.这对学生实验素养的提升与化学学科能力的提升都有重要的促进作用.另外ꎬ优化后的实验更重视师生之间的互动ꎬ教师巧妙设计问题ꎬ引导学生去观察㊁分析和解决问题ꎬ也引导学生积极质疑ꎬ启迪创新思维.已有的教学结果也证实ꎬ只要精心设计问题情境ꎬ学生的探索意识㊁思维兴趣等都能得到很好的激发.而且优化后的实验不管是问题设计还是具体的实验开展都遵循了循序渐进的原则ꎬ重视学生的认知规律ꎬ让学生在逐步掌握知识的过程中ꎬ去探索更深层的问题ꎬ从而培养学生的独创性和判断性思维.参考文献:[１]赵旭梅.高中化学实验改进策略[Ｊ].新课程ꎬ２０２２(２９):１９４－１９５.[２]高霞.高中化学实验教学改进策略:以 铜和浓硫酸 为例[Ｊ].教师ꎬ２０２１(１５):５９－６０. [３]张文强.核心素养视域下高中化学实验教学现状与改进策略[Ｊ].新课程ꎬ２０２１(１８):３７. [４]张爱林.新课标下高中化学实验教学现状与改进策略研究[Ｄ].重庆:重庆三峡学院ꎬ２０２０. [５]林建斐.高中化学演示实验教学改进策略研究[Ｊ].高考ꎬ２０１９(３２):２０.[责任编辑:季春阳]３１１。

碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别碳酸钠与碳酸氢钠和盐酸反应的图像分析1．(金榜原创题)在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液，希望班里同学提出简便的鉴别方法，该班同学踊跃提出看法，其中不合理的是( )①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3②取等量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3③取等量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3④取等量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3⑤取等量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3⑥取等量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3A．①②B．③⑥C．④⑤D．②⑤【解析】选B。

③中因为NaHCO3溶液受热时NaHCO3不分解，只有NaHCO3固体受热才分解；⑥中分别向两支试管中滴Ba(OH)2溶液，都能出现白色沉淀，化学方程式为Na2CO3＋Ba(OH)2===2NaOH＋BaCO3↓，2NaHCO3＋Ba(OH)2===Na2CO3＋BaCO3↓＋2H2O。

【归纳总结】碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法(1)利用热稳定性不同(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)(3)利用阴离子不同(4)利用溶液的酸碱性不同2．下列是某兴趣小组根据课本实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。

请观察如图实验装置并分析实验原理，判断下列说法错误的是( )A. 甲为小苏打，乙为纯碱B．甲为Na2CO3，乙为NaHCO3C．要证明物质受热能产生水，可在两支试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球D．整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石灰水不变浑浊【解析】选B。

用酒精灯加热时，外管温度高，内管温度低，NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不易分解，故将Na2CO3放在外管中，温度高却未分解，NaHCO3放在内管中，温度低却分解，证明Na2CO3热稳定性强于NaHCO3，NaHCO3受热分解产生CO2，可使澄清石灰水变浑浊。