关于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的实验研究

实验五 Na2CO3、NaHCO3与酸反应生成CO2速率比较一、探究问题的提出人教版普通高级中学教科书(试验修订本必修) 《化学》第一册[实验2- 7]碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应的对比实验:用等质量( 0.3g)的碳酸钠和碳酸氢钠与3mL的稀盐酸发生反应,通过气球膨胀快慢和大小来比较了两个反应的剧烈程度。

通过大量的实验和学生的科学探究, 我们小组认为, 这个实验存在以下几点不足:1、没有指明盐酸的具体浓度。

并不是所有浓度的稀盐酸都能比较出两个反应的剧烈程度的。

经过查阅文献可知: 当盐酸的浓度超过1.8mol /L时,二者反应同样剧烈,无法比较。

2、实验现象不明显。

并不能很明显地观察到气球膨胀的快慢。

3、用气球膨胀的大小来比较二者的反应速率是不科学的。

0.3g的Na2CO3的物质的量是0.0028mol, 0.3g 的NaHCO3 的物质的量是0.0036mo,若盐酸是足量的, 则NaHCO3比Na2CO3产生的二氧化碳多,气球膨胀的就大。

若盐酸是不足量的,则二氧化碳的量用盐酸来计算,盐酸的量是相等的,所以二氧化碳的量相等,气球膨胀的一样大。

因此,气球膨胀的大小与反应速率无关。

4、反应不同步。

两手拿气球往试管中倾倒药品,操作不规范, 难以保证反应同时进行。

为了解决以上不足, 我们小组对此实验进行了改进,取得了较好的效果。

二、问题解决设想1、盐酸浓度的控制，通过文献的查阅，我们发现当盐酸的浓度超过1.8mol /L时,碳酸钠和碳酸氢钠反应同样剧烈,无法比较。

因此，实验设想采用1mol/L的HCl与碳酸钠和碳酸氢钠反应，既能保证实验进行的速率，又能达到理想的实验效果。

2、实验现象不明显。

想要在未改进的实验中观察到气球膨胀的快慢是存在难度的，同时也很难保证气球体积的一致。

因此，我们设想将产生的气体的快慢和多少通过转换为长导管的水柱高度来表征，由于导管的管径很小，气体的产生对水柱上升的高度有很明显的影响，通过观察水柱上升的高度和快慢我们可以直观得观察到实验现象。

关于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的实验研究人教版高中化学必修教材[1]第一册32页有这样一个实验：在两只试管中分别加入3mL 稀盐酸，将两个各装有0.3gNa2CO3和NaHCO3粉末的小气球分别套在两只试管口。

将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，比较它们放出CO2的快慢。

由此实验得出的结论是：Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反应，但NaHCO3与稀盐酸的反应要比Na2CO3与稀盐酸的反应剧烈得多。

笔者认为该实验存在如下问题：1、对这个实验的质疑1.1教材中没有指明稀盐酸的具体浓度只要是稀盐酸就可以吗？浓度小于等于6mol/L的盐酸都是稀盐酸，笔者将6mol/L的稀盐酸同时加入Na2CO3和NaHCO3固体中，反应现象同样的剧烈，根本分辨不出Na2CO3和NaHCO3。

笔者通过大量的实验证明只有浓度小于1mol/L的稀盐酸跟Na2CO3和NaHCO3反应才能根据反应的剧烈程度区分Na2CO3和NaHCO3。

鲁科版化学新教材中把这个实验中盐酸的浓度定为0.5mol/L，应该也是基于这方面的考虑。

1.2用等质量的Na2CO3、NaHCO3与等量盐酸反应比较速率科学吗？化学反应速率的快慢不仅取决于物质的性质，还与反应物的浓度有关。

0.3g Na2CO3的物质的量为0.0028mol，0.3g NaHCO3的物质的量为0.0036mol，加入3mL稀盐酸后，如果不考虑溶液体积变化，Na2CO3的物质的量浓度为0.93mol/L，NaHCO3的物质的量浓度为1.2mol/L，由此NaHCO3与等量盐酸反应来比较反应速率是不科学的。

1.3通过产生气体的量比较反应速率科学吗？根据化学反应方程式，盐酸浓度为1mol/L（该浓度可以根据与盐酸的反应现象区分出碳酸钠和碳酸氢钠）时：上述两个反应盐酸的量都是不足的，产生气体的量应该由盐酸的量来计算，而盐酸的量是相同的，因此在不考虑误差的情况下，气球胀得应该是一样大的。

对碳酸钠、碳酸氢钠分别和同浓度的盐酸反应的实验研究与改进作者：夏立先等来源：《中学化学》2015年第03期中学化学不同版本不同年份的教材，有关比较碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度的盐酸反应快慢的实验，其实验设计都存在一些问题。

为此，笔者对该实验进行了研究，并作了改进。

一、部分版本教材实验设计存在的问题1.高级中学课本化学（必修）第一册（人民教育出版社1990年10月第1版），其中第四章第二节有关内容片段：“【实验4-5】把少量盐酸分别加入盛着碳酸钠和碳酸氢钠的两个试管。

比较它们放出二氧化碳的快慢程度。

碳酸氢钠遇到盐酸放出二氧化碳的反应，要比碳酸钠剧烈得多。

”存在问题：该实验设计很不严密，没有给出盐酸的浓度及量的多少、也没有给出碳酸钠和碳酸氢钠的量，无法进行比较，其结果没有说服力。

2.全日制普通高级中学教科书（必修）化学第一册（人民教育出版社2003年6月第1版），其中第二章第二节有关内容片段：“【实验2-7】在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸，将两个各装有0.3 g碳酸钠或碳酸氢钠粉末的小气球分别套在两支试管口。

将气球内的碳酸钠和碳酸氢钠同时倒入试管中（如图2-8，略），观察反应现象。

从上述实验可以看出，碳酸钠和碳酸氢钠都能与稀盐酸反应，但碳酸氢钠与稀盐酸反应要比碳酸钠与稀盐酸反应剧烈得多。

”存在问题：该实验设计也不严密，主要存在两个问题：（1）没有给出稀盐酸的浓度是多少，盐酸的量可能都过量也可能都不够或者一个过量一个不够。

（2）碳酸钠和碳酸氢钠质量一样多是不合理的，因为碳酸钠比碳酸氢钠的物质的量少，在酸过量的情况下碳酸氢钠产生二氧化碳比碳酸钠多，气球理应大，这样就不能根据气球的大小来判断反应的剧烈程度。

通过以上分析可知，这个看似简单的实验，看来并不简单，需要认真研究和分析。

二、实验研究与改进1.理论分析要想比较碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度的盐酸反应的剧烈程度，必须根据控制变量法设计实验。

碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量要相等；盐酸的浓度及体积要相等，酸要适当过量，保证产生的气体的量一样；反应温度要相差不大。

图３㊀加热不同时间酸性ＫＭｎＯ４颜色对比在重铬酸铵饱和溶液中，然后取出置于石棉网上用酒精灯加热，烘干水分并使重铬酸铵受热分解，可以得到覆有三氧化二铬的催化剂，可用于氨或乙醇的气相催化氧化实验㊂参考文献：［１］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０１８：７２．［２］王磊，张文朴．化学．化学与技术（选修）［Ｍ］．济㊀㊀㊀㊀㊀南：山东科学技术出版社，２００７：７３．［３］宋心琦．化学２（必修）［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００７：６７．［４］王祖浩．化学２（必修）［Ｍ］．南京：江苏教育出版社，２０１５：６８．［５］刘怀乐．中学化学教学实证与求索［Ｍ］．重庆：西南师范大学出版社，２００２：１６１．［６］李先栓，张玉贞．粘土催化石蜡裂化［Ｊ］．实验教学与仪器，２０１１，（５）：３４ ３６．碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的创新实验设计及教学应用符吉霞㊀丁伟摘㊀要：化学是一门以实验为基础的科学，化学实验对提升学生核心素养起着不可替代的作用㊂针对碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的现有实验装置不足以及教学中存在的误区，研究提出利用简易的创新实验装置定量比较二者与盐酸反应生成ＣＯ２的快慢，并结合手持技术的应用从微观层面解释碳酸钠与稀盐酸分步反应的机理，厘清教学思路，避免教学误区㊂此外，针对碳酸钠㊁碳酸氢钠与稀盐酸的反应提出了基于问题解决的教学应用建议，可作为教师进行相关化学实验教学设计的参考㊂关键词：创新实验；手持技术；教学应用；碳酸钠；碳酸氢钠符吉霞，华东师范大学教师教育学院，在读硕士研究生；丁伟，华东师范大学教师教育学院，副教授㊂㊀㊀一㊁问题的提出碳酸钠和碳酸氢钠分别与稀盐酸反应时，碳酸氢钠与稀盐酸的反应一步到位，而碳酸钠与盐酸的反应则是分步进行的㊂探究该分步反应的机理一直是教师与教材想要解决的难８２点［１］㊂现有的教学设计中多把碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应设计成学生分组实验或教师演示实验模式㊂无论采用哪种教学设计， 气球法 仍然是设计中的主要方法［２－３］㊂但这一收集方法实际存在严重弊端㊂当碳酸钠与碳酸氢钠分别与盐酸混合时，气球膨胀的快慢变化并不明显，难以比较反应的快慢㊂能否设计一个简易的定量实验装置去比较碳酸钠㊁碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度，并解释其反应机理是一个值得思考的问题㊂此外，值得注意的是，教师在碳酸钠与碳酸氢钠和稀盐酸反应的教学中十分容易将教学重点误以为 比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应速率快慢 ㊂其实二者与稀盐酸的反应速率近乎相同，碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应同属复分解反应㊂但由于碳酸钠与稀盐酸反应分步进行，所以生成ＣＯ２的速度不同，其教学本质应在于揭示反应的机理㊂针对以上实验存在的不足与教学中的误区，研究提出应用创新实验装置比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应生成ＣＯ２的快慢，用手持技术揭示反应机理，并通过一定的科学探究以及问题解决的模式进行教学设计应用㊂㊀㊀二㊁实验设计（一）应用简易创新实验装置定量比较反应快慢针对 气球法 实验设计在比较碳酸钠㊁碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２速度的不足，研究设计了更为简便且定量的实验装置用于做此比较㊂（１）实验原理碳酸钠与稀盐酸的反应是分步进行的（Ｎａ２ＣＯ３＋ＨＣｌ＝ＮａＣｌ＋ＮａＨＣＯ３；ＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ＝ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ʏ）；而碳酸氢钠与稀盐酸反应一步到位（ＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ＝ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ʏ）㊂在相同的条件下，碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度比碳酸钠要快㊂（２）实验装置（见图１）将针管作为反应装置，根据反应生成气体图１㊀简易定量实验装置使压强的变化导致液体喷出针头的速度快慢并结合一定的反应时间，定量比较碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度快慢㊂（３）实验条件探究不同浓度的稀盐酸与碳酸钠㊁碳酸氢钠的反应生成ＣＯ２速度不同㊂教师应当根据具体的教学需求选择合适的盐酸浓度进行演示教学或学生的探究实验㊂首先，将相同的少量碳酸钠和碳酸氢钠固体分别用药勺送入１号针管和２号针管底部，并将装有碳酸钠与碳酸氢钠的针管排除气体，向前推至相同的刻度处㊂将两只针管分别垂直放入装有相同浓度的稀盐酸的烧杯中，吸取稀盐酸至相同的高度㊂从针管内开始吸取稀盐酸时开始进行计时，针管的活塞滑动到某一刻度线后使其固定，观察气体的产生与针头处排出液体的实验现象，待针管内的气体含量达到５ｍＬ时停止计时㊂ｔ１为碳酸氢钠与稀盐酸的反应产生的气体量达到５ｍＬ所需的时间，ｔ２则是碳酸钠与稀盐酸反应的时间，其他实验条件保持一致㊂重复进行３次相同的实验，取平均的时间值，实验结果见表１㊂教师可以根据实际的教学实验需求灵活规定针管活塞的滑动位置或产生气体量的量㊂（４）实验结果分析在实验教学过程中，教师的实验教学演示应当预留一定的时间给学生观察实验现象㊂通过探究发现：稀盐酸浓度为０ ３ｍｏｌ／Ｌ时，碳酸钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度变慢，但碳酸氢钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２速度过于迅速，不利于学生观察实验现象；而稀盐酸浓度为０ １ｍｏｌ／Ｌ时，碳酸氢钠和碳酸钠与稀盐酸的反应生成ＣＯ２的速度较为缓慢，时间较长㊂根据实验研究结果，当盐酸的浓度为０ ２ｍｏｌ／Ｌ时，反应所需的时间较合适开展课堂实验㊂值得注意的是，向针管内吸入稀盐酸时，稀盐酸就已经９２㊀表１㊀不同浓度的ＨＣｌ与Ｎａ２ＣＯ３和ＮａＨＣＯ３固体在针管内反应的实验数据ｃ／（ｍｏｌ／Ｌ）ｔ１／ｓｔ２／ｓ实验现象２００１号和２号针管内有大量气泡冒出，并急速从针管内喷出㊂１０ ２０ ８１号和２号针管内有大量气泡冒出，并急速从针管内喷出㊂０ ５０４ ８１号针管内有气泡产生，并迅速从针管内喷出；２号针管内有大量气泡产生，并急速从针管内喷出㊂０ ３７ ２８９ ５１号针管内先有少量气泡产生，针头喷出液体速度较慢；２号针管内有较多大气泡产生，针头滴出液体的速度较快㊂０ ２１５ ２１７８ ６１号针管内仅有细小的气泡，针头滴出的液体速度较缓慢；２号针管内有大气泡产生，针头一开始滴出的液体速度较快，后减慢㊂０ １６０ ４３９６ ８１号针管内气泡产生现象不明显，针头滴出液体速度慢；２号针管内有气泡产生，约２０ｓ前滴出速度较快，后逐渐减慢㊂开始与碳酸钠和碳酸氢钠发生反应㊂教师应向学生说明实验从吸入液体时开始进行计时，碳酸钠㊁碳酸氢钠与吸入稀盐酸过程当中的反应是包含在反应时间内的，不会影响实验探究的结果㊂该实验装置相比与原先的 气球法 有了较大的改进㊂实验装置简单且所用盐酸的浓度较低㊂学生可以利用该装置开展实验探究活动，在宏观层面较定量地比较稀盐酸与碳酸钠㊁碳酸氢钠反应生成ＣＯ２的速度快慢㊂但该实验仍不能够让学生明确碳酸钠与盐酸的反应是分步进行的，稀盐酸与碳酸钠反应的中间产物有碳酸氢钠，学生很难从学科本位思考现象背后的问题㊂（二）应用手持技术探究反应实质运用科学的手段对化学物质的性质以及变化进行数字化㊁量化，用客观真实的数据去解释性质，能够直观地让学生了解物质性质以及其内在的规律㊁反应实际与反应机理［４］㊂要从微观角度向学生解释碳酸钠与稀盐酸发生分步反应的机理还需要借助手持技术，通过数形结合的方式从宏观到微观向学生说明化学反应实质㊂（１）实验原理向碳酸钠中滴加稀盐酸，首先发生反应ＣＯ３２－＋Ｈ＋＝ＨＣＯ３－，达到第一计量点时碳酸钠全部反应成碳酸氢钠㊂继续滴加稀盐酸，会发生反应ＨＣＯ３－＋Ｈ＋＝Ｈ２ＣＯ３，达到第二计量点㊂在用稀盐酸滴定碳酸钠的ｐＨ曲线中应当有两个突跃，而稀盐酸滴定碳酸氢钠的ｐＨ曲线中应只存在一个突跃㊂这可以通过ｐＨ传感器进行实验探究㊂（２）实验装置为了更加科学直观地展示碳酸钠与盐酸的分步反应，教师可以借助手持技术对盐酸滴定碳酸钠与碳酸氢钠的ｐＨ变化进行记录，实验装置图见图２㊂图２㊀手持技术实验装置图（３）实验结果与分析用稀盐酸分别滴定０ ５ｍｏｌ／Ｌ的碳酸钠溶液与０ ５ｍｏｌ／Ｌ的碳酸氢钠溶液，通过ｐＨ传感器得到实验结果（见图３和图４）㊂碳酸钠与稀盐酸的滴定曲线中存在两个突跃，而碳酸氢钠与稀盐酸的滴定曲线仅存在一个突跃，很好地解释说明了碳酸钠与稀盐酸的分步反应机理㊂教师可以通过数形结合的方式，直观地向学生说明碳酸钠与稀盐酸的分步反应机理㊂教学中应当强调，正是由于碳酸钠与稀盐酸反应是分步进行的，所以碳酸钠与稀盐酸反应生成ＣＯ２的速度比碳酸氢钠的要慢，而并非是碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应速率不同所导致㊂化学实验应该透过现象看本质，切勿从０３㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀稀盐酸滴定０ ５ｍｏｌ／Ｌ碳酸氢钠溶液的ｐＨ变化曲线图４㊀稀盐酸滴定０ ５ｍｏｌ／Ｌ碳酸钠溶液的ｐＨ变化曲线表面下定义㊂㊀㊀三㊁教学应用碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸的反应实验设计能够从宏观到微观的层面逐步带领学生认识化学反应的本质，激发学生对科学探究的兴趣㊂为使该实验设计更好地发挥教学作用，研究提出了基于问题解决的教学设计，教学流程见图５㊂（一）识别问题化学教学应当强化知识与学生日常生活的联系，要提升学生从信息情境中识别问题的能力㊂碳酸钠与碳酸氢钠是学生日常生活中也会接触到的物质㊂针对碳酸氢钠在日常生活中可以用于治疗胃酸过多，但碳酸钠却不会被用于治疗胃病这一现象，抛出联系生活实际的相关问题： 既然二者都是碱性物质，都能中和酸，为何选择碳酸氢钠治疗胃病却不会选择碳酸钠？ 创设一定的生活化的问题环境，激发学生的探究兴趣㊂图５㊀教学流程图㊀㊀（二）探测信息基于情境的问题需要学生从不同角度和不同层面去探测信息，需要个体对问题情境有一定的整体感知［５］㊂结合一定的问题情境，教师要引导学生去思考碳酸钠与碳酸氢钠和稀盐酸等酸性物质反应可能存在的不同，诸如反应产物是否相同㊁反应时速度是否相同㊁反应的机理是否相同等㊂学生所探测到的信息过程是对已有知识的调用分析过程，也是后续设计实验方案和实施方案的基础㊂这一过程中教师要注意引导学生思考，但不对学生的结论做出价值判断㊂（三）设计方案学生需要理解应用所探测到的信息，将探测到的信息进行加工，根据具体的问题情境，激１３活已有相关概念㊁原理等，形成一定的问题解决方案㊂在这一过程中，学生需要根据有关的化学知识储备，将所探测到的信息进行一定的筛选，排除二者产物不同的可能性，将注意点集中在二者的反应时间和反应速度上㊂期间教师需要提供一定的实验器材，并提供一定的相关信息逐步引导学生关注到具体问题上来㊂再由学生自主设计实验方案，并进行小组内部的合作分工，培养学生的团队合作能力㊂（四）实施方案学生在这一阶段需要根据教师所准备的相关材料进行操作㊂实施过程中需要不断分析与思考问题，根据具体的实验情况更换或者修改实验方案㊂学生的实验设计方案中一般会根据教师提供的气球，利用气球法套在试管上进行比较㊂此时，教师要以问题驱动学生，启发学生选用简易的创新实验装置进行设计，并引导学生不断反思方案的设计与优化过程从而提升学生的科学探索创新精神㊂最后再由教师运用手持技术，从微观层面帮助学生认识到问题的本质，即碳酸钠与碳酸氢钠和稀盐酸反应机理不同从而导致二者反应生成二氧化碳的速度不同㊂以上的问题解决过程都需要依托于一定的情境背景㊂学生受具体问题情境和教学环境影响的驱动，会表现出渴望解决问题的倾向，并产生带有明确目的的行动向着目标进取㊂整个过程各环节之间是相互影响的㊂学生的方案设计可能经过多次的尝试后才能获得较优化的设计方案㊂而整个过程中学生需要不断进行反思，再次分析问题，再度挖掘探测信息等㊂在不断的迭代过程中，也发展了学生真实环境背景下的问题解决能力㊂㊀㊀四㊁研究小结实验是化学学科最重要的特征㊂化学实验对于全面发展学生的化学学科核心素养有着极为重要的作用［６］㊂碳酸钠与稀盐酸的分步反应知识是发展学生化学学科核心素养的一个载体，能够让学生辩证看待化学反应现象，认识到科学探究对于揭示事物本质的重要作用㊂碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应的创新实验设计能简易定量比较反应快慢，相比于传统的 气球法 更加直观科学㊂再结合手持技术的应用从微观层面探究反应的实质㊂碳酸钠和碳酸氢钠是学生日常生活中经常接触到的物质㊂通过一定的真实情境下生成相关的探究问题，采用基于问题解决的教学设计，以小组合作的方式形成方案设计，提升学生的信息处理以及小组合作的问题解决能力，既较好地完成了教学目标，也较好地指向化学学科核心素养的育人目标㊂现行的化学实验教学中仍存在诸多不足之处㊂针对实验的不足不断地改进，最大程度发挥化学实验教学在提升学生核心素养中的作用，并严格要求教学的科学性，是化学教师应当终身学习的内容㊂化学是一门以实验为基础的科学㊂设计巧妙的化学实验教学设计有助于激发学生学习化学的兴趣，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，培养学生的化学学科核心素养㊂教师对实验教学应当始终保持严谨的教学态度㊂参考文献：［１］伍强，方瑞光．碳酸钠和碳酸氢钠与稀盐酸反应实验的创新设计［Ｊ］．化学教学，２０１６，（８）：６３－６５．［２］刘志峰，韩雪松． 先学后教 教学模式在高中化学教学中的应用 碳酸钠与碳酸氢钠的性质 教学设计［Ｊ］．化学教学，２０１６，（１０）：３５－３８．［３］史淑凤．碳酸钠与碳酸氢钠鉴别创新实验［Ｊ］．中学化学教学参考，２０１７，（１２）：４４．［４］陈琛，姚如富，邵忠德，翟蒙．数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用研究［Ｊ］．化学教育，２０１５，３６（１）：２９－３３．［５］蔡亚萍．基于真实情境问题解决的教学设计［Ｊ］．电化教育研究，２０１１，（６）：７３－７５＋８０．［６］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准［Ｓ］．北京：人民教育出版社，２０１７：７２．２３。

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。

碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸反应的热效应探究各位评委、各位老师大家好！我是来自宣城中学的章旭霞。

今天我说课的题目是《碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸反应的热效应探究》。

下面我将从教材、教法、教学过程、教学反思四个方面进行说课·：一、说教材本节是人教版选修4第一章的第三节内容，是对必修二第二章《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。

依据课程标准、教材内容和学生的知识水平、认知能力，我确定出本节的教学目标如下：学生能通过实验探究、对比的方法，分析归纳出影响碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸反应的热效应的原因，并能从定量实验中得出盖斯定律，并会使用盖斯定律。

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。

根据知识本身的难易程度再结合学生的理解水平和我对学习内容的理解，我确定了以下教学重难点：重点：通过实验分析影响碳酸钠、碳酸氢钠固体与稀盐酸反应的热效应的原因。

难点：盖斯定律的内涵为了讲清本节课的重难点，使学生能够达到本节课设定的教学目标，我再从教法上谈谈。

二、说教法我们知道化学是一门以实验为基础的自然科学，是着眼于提高学生的科学素养和培养终身学习的能力的重要学科。

因此，在教学过程中不仅使学生“知其然”，还要使学生“知其所以然”。

我们在以师生既为主体，又为客体的原则下获取理论知识，解决实际问题的思维过程。

因此我采用对比法，探究法，为学生创设好学习、研究的环境：把接受知识时间和空间留给学生；把探究过程留给学生；把交流与评价的权力留给学生。

在讲授的过程中，注重遵循启发式原则，精心设计知识台阶，减缓知识坡度，循序渐进的引导学生不断设疑，析疑，解疑。

恰当地运用现代信息技术，遵守直观性教学的原则。

下面具体来谈谈这节课的教学过程。

三、说过程（根据本节的教学目标，我对具体的教学过程设计如下：）1、调动学生的积极性，设置教学情境视频：自加热饭盒。

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。