碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性比较实验的改进

摘要

碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性比较实验，是现行高中化学教材中重要的演示实验之一。尽管教材提供的演示实验能达到实验目的，但存在操作复杂、耗时长等问题，无法满足课堂演示要求。针对教材实验的不足，设计一套简便高效的实验装置，既能达成教学目标，提升课堂教学效果，又能激发学生学习化学的兴趣，调动其积极性，培养其实验探究的创新能力。

Graphical abstract

关键词

碳酸钠 / 碳酸氢钠 / 热稳定性 / 实验改进

化学实验是化学科学的基础，也是化学教学探究的最佳方式。其中，课堂演示实验在教学中具有极其重要的作用，不仅能够激发学生的学习兴趣，帮助学生形成正确的概念和理解规律，还能够培养学生的观察、分析和解决问题的能力。课堂演示实验强调利用简单易得的器材、简便的操作，并能在短时间内获得明显的实验现象。通过实验演示，学生能够直观地了解实验过程和结果，从而加深对知识的理解，提高教学效果和学习质量^［1］。

1 相关文献研究

碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性实验是人教版（2019年）高中化学必修第一册第二章第一节“钠及其化合物”的内容。教材实验如图1所示，分别加热碳酸钠与碳酸氢钠固体，并将生成的气体通入澄清石灰水中，观察石灰水是否变浑浊。该实验成功率很高，现象明显，但经笔者调查后发现，教师在进行课堂教学时，几乎不进行演示实验，而主要以教师讲解和播放视频的形式呈现。究其原因，主要有以下两点：①装置需要加热，操作相对复杂；②课堂时间毕竟有限，而该实验却需要较长的加热时间才能观察到明显的实验现象。

很多教师对此实验进行了改进，吴东旭等^［2］对改进的实验装置作了综述，并将改进后的实验装置进行整理、对比，如表1所示^［3-9］。综观表1中的改进装置发现，大多围绕一体化、微型化等进行改进，甚至将碳酸钠和碳酸氢钠分别揉进面中，通过微波炉加热的方式对比二者的热稳定性。上述研究的一大问题是，在对实验装置进行改进时，并没有将实验与课堂教学相结合，只是一味追求实验的改进，导致以上改进装置无法达到课堂演示的目的。基于文献资料可知，碳酸氢钠的分解温度为50.9 ℃，而碳酸钠的分解温度为1 203.74 ℃^［9］，据此对实验进行改进。

2 实验改进方案

实验仪器：30 mL注射器4支、大试管2支、橡胶塞2个、100 mL烧杯1个、酒精灯1盏、保温杯1个。

实验药品：碳酸钠、碳酸氢钠、澄清石灰水、开水。

实验操作：①课前，提前将保温杯中的开水倒入烧杯中，并置于酒精灯上加热至煮沸；②向两支大试管中分别加入等量碳酸钠和碳酸氢钠粉末；③利用两支注射器分别吸取10 mL的沸水，按图2所示组装好实验装置，再分别将沸水迅速注入装有碳酸钠和碳酸氢钠粉末的两支大试管中，两装置中的另一只注射器则分别收集反应产生的气体；④利用收集到气体的两支注射器分别吸取5 mL澄清石灰水，充分振荡，观察是否出现浑浊。

实验现象：注入沸水后，装有碳酸钠和碳酸氢钠粉末的试管中均产生大量气泡，且碳酸氢钠组产生的气体量明显多于碳酸钠组；注射器中的气体分别与澄清石灰水作用，前者无明显现象，后者变浑浊。

改进优点：①实验材料简单易得，使学生体会到化学实验创新并非难事，使用身边的生活用品即可进行实验探究；②该装置实现反应与气体收集的一体化，操作简单，耗时少，使用的药品剂量小，且两者实验现象对比明显，可以达到教学目标，适合作为课堂演示实验。

3 结语

演示实验是科学实验教学的重要组成部分，也是课堂教学中最常用的教学辅助手段。演示实验是在有限的课堂时间内完成的，故改进实验应尽可能简化装置、优化步骤、减少药品用量，达到化繁为简的目标。教师注重和加强演示实验的改进，既能为学生学习化学埋下兴趣的种子，启发其思维，又能提高课堂教学效率和教学质量。

参考文献

[1] 朱步利，王平军.铁和铜在氯气中燃烧实验的创新设计［J］.实验教学与仪器，2024，41（01）：66-67.

[2] 吴东旭，伍宗奎，王伟，等.碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验改进综述［J］.实验教学与仪器，2023，40（03）：49-51.

[3] 陈立铭，李德前.利用长柄V型玻璃管比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性［J］.化学教育，2014，35（21）：56-57.

[4] 黄金泉，杨晓东.再议碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验的改进［J］.化学教学，2021（01）：77-79.

[5] 生建国.Na₂CO₃与NaHCO₃热稳定性的比较［J］.江苏教育，1990（09）：33.

[6] 伍强.碳酸钠和碳酸氢钠性质对比实验的研究［J］.化学教学，2015（12）：48-50.

[7] 周汉芳.碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验的改进［J］.化学教学，1988（02）：30.

[8] 王开华，周彦.碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性比较实验的改进［J］.实验教学与仪器，2018，35（04）：33.

[9] 陈卫.碳酸钠碳酸氢钠热稳定性实验的创新改进［J］.实验教学与仪器，2022，39（06）：30-31.