2]吴丹,马宏.化学教育,2007,28(11):54
1][6]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书(必修)《化学》第一册,北京:人民教育出版社,2003:32
3.2 鉴别方法问题
通过上述分析,利用盐酸作为试剂鉴别Na2CO3和NaHCO3就有许多既简便而又行之有效的方法(表3)。
表3 鉴别Na2CO3和NaHCO3的简便方法
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应用的原理 |
操作的方法 |
判断的依据 |
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溶解和反应的热效应差异 |
向两支盛有固体试样的试管中滴入几滴水(或稀盐酸,或浓盐酸),振荡,摸一摸试管底部。 |
温度较高的是Na2CO3, 温度较低的是NaHCO3。 |
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反应过程的差异 |
向两支盛有溶液试样的试管中滴入几滴稀盐酸,观察气体的生成情况。 |
产生气体的是NaHCO3,无气体产生的是Na2CO3。 |
根据公式Q=cm△t,在放热相同的情况下,用减少试剂用量(m)的方法可以增大温度变化(△t)的显著程度。因此,利用热效应差异的鉴别方法中,液体的用量必须严格控制。
参考文献
3.1 热效应问题:溶解过程的热效应是主导因素
根据公式△rHmy =∑vB△fHmy (B)和下列数据(表1)[8]可以进行有关热效应的计算(表2)。
表1 某些物质的标准摩尔生成焓(单位:kJ•mol-1)
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物质 |
H2O(l) |
CO2(g) |
Na2CO3(s) |
NaHCO3(s) |
Na+(aq) |
CO32-(aq) |
HCO3-(aq) |
H+(aq) |
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△fHmy |
-285.830 |
-393.509 |
-950.81 |
-1130.68 |
-240.12 |
-677.14 |
-691.99 |
0 |
表2 Na2CO3和NaHCO3的溶解热效应及与盐酸反应的热效应(单位:kJ•mol-1)
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有关Na2CO3的过程 |
△rHmy |
有关NaHCO3的过程 |
△rHmy |
差异绝对值 |
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溶解:Na2CO3=2Na++CO32- |
-26.7 |
溶解:NaHCO3=Na++HCO3- |
18.7 |
45.4 |
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反应:CO32-+2H+=H2O+CO2↑ |
- 2.199 |
反应:HCO3-+H+=H2O+CO2↑ |
12.651 |
14.85 |
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Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ |
-28.899 |
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
31.351 |
60.25 |
由此可见,Na2CO3和NaHCO3固体分别与盐酸反应过程中,其热效应主要是由于溶解的热效应导致的,分别占了各自全过程热效应的92.4%和59.6%,溶解对这两个过程热效应差异的贡献达到75.4%,占据了主导地位。由于Na2CO3在整个过程中均为放热,而NaHCO3在整个过程中均为吸热,只是化学反应加剧了两个过程的热效应差异。因此,人教版化学教材设计了如下实验:“在两支试管里分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各1g),观察二者外观上的细小差别。分别滴入几滴水,振荡试管,观察现象,用手摸一摸试管底部,有什么感觉?”[9]这一实验方案的设计的直接指向,就是让学生了解Na2CO3和NaHCO3固体在溶解上存在较大的热效应差异。
2.3 目的之三:寻找实践依据
笔者认为,研究Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应还有助于学生理解灭火器的制作原理,通过比较Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑与NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑这两个反应可以发现:为了得到等量的CO2,消耗盐酸的量是不同的,即n(HCl•Na2CO3): n(HCl•NaHCO3)=2:1;消耗Na2CO3和NaHCO3固体的质量也是不同的,即m(Na2CO3):m(NaHCO3) =106:84=53:42。因此,在制作酸碱灭火器时使用的药品是NaHCO3而不是Na2CO3,即利用的是NaHCO3+ HCl=NaCl+H2O+CO2↑这一反应,这样有效地减轻了灭火器自身的重量。这可能也是人教版全日制普通高级中学教科书(必修)《化学》第一册中将固体的用量设置为等质量的原因之一。
3 相关问题的讨论
2.2 目的之二:探索反应规律
笔者认为,Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的实验目的绝非仅仅只是研究产生CO2的快慢,否则就没有必要对实验中稀盐酸的用量进行严格的限制。它至少还隐藏着对化学反应规律的探索:Na2CO3+2HCl= 2NaCl+H2O+CO2↑,当盐酸的量不足时,产生的CO2与剩余的Na2CO3反应生成NaHCO3,Na2CO3+H2O+ CO2 =2NaHCO3,综合上述两个反应即得到Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3,离子方程式为CO32-+H+=HCO3-,即在加入少量盐酸的时候,Na2CO3不能释放出CO2。
通过反应规律的探索,可以得出结论:CO32-与盐酸的反应本质是CO32-分两步得到H+逐步转变成HCO3-、CO2;但HCO3-只要接受H+立即就会产生CO2。
2.1 目的之一:比较剧烈程度
从原教材的实验结论“NaHCO3和Na2CO3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”[6]可以看出,这一实验的直接目的是为了比较反应的剧烈程度,即比较反应速率。
对于不同种物质与某一特定物质反应的速率研究一般以等时间、同浓度为前提,以同一反应物的消耗速率或同一生成物的生成速率进行比较。但对于不同的反应,其反应速率的比较是十分复杂的,它不仅与反应物的浓度和反应时间有关,还与化学反应的机理密切相关。因此,许多教材中指出“比较CO2气体放出的快慢”,而非“比较反应快慢”,更不会是“比较反应速率”,同时限定了反应物的用量,即NaHCO3和Na2CO3为等物质的量,盐酸需适量。如苏教版化学2中设置的实验方案是:“取两支试管,分别加入5mL 0.1mol•L-1Na2CO3溶液、NaHCO3溶液,再各加入3mL 0.1mol•L-1盐酸。观察并比较两个反应中CO2气体放出的快慢。”[7]这一实验方案有效地控制了Na2CO3、NaHCO3的用量以及盐酸的用量和浓度,同时也避免了使用“比较反应速率”这一欠妥的说法。
145、青春不是粉面桃腮和朱唇红颜,而是坚定的意志,丰富的想象,饱满的情绪;青春不是短暂的岁月和鲜红的色彩,而是一种永远充实、开放、活跃、蓬勃向上的心态,不断沸腾的滚滚热血。 146、生活,如同在沙漠上跋涉,需要顽强的毅力和勇气;生活,如同在江河里游泳,需要过人的胆略和气魄。生活就是创造,需要刻苦、智慧和知难而上;生活就是战斗,需要汗水、鲜血和临危不惧。让我们在生活的考验中,永做强者。 147、弱者说,逆境是绊脚石,碰上它,会跌下失败的深渊;强者说,逆境是垫脚石,踩着它,可以登上成功的高峰。强者说,桥是路的延续,有了它,就能胜利前进;弱者说,桥是路的尽头,没有它,就只能半途而废。 148、假如生命是花,开时是美好的,花落时也是美好的,我要把生命的花瓣一瓣一瓣地撒在人生的旅途上;假如生命是树,我要把生命的根须一心一意地扎向大地的深处,哪怕脚下是坚硬的岩石,也要锲而不舍地将根须钻进石逢,汲取生活的源泉。在森林和沃野中做一棵参天大树当然很美妙,在戈壁沙漠和荒山秃岭中做一棵孤独的小树,给迷路的跋涉者以希望,那就更光荣。 149、勤奋一日,可得一日安眠;勤奋一生,可得幸福长眠。勤奋是智慧的双胞胎,成就是勤奋的结晶。 150、母亲是疲惫中的一杯龙井,当你软弱无力时,只消几口,就使你神清气爽;母亲是烦恼中的一曲古筝,当你意懒消沉时,幽雅的旋律一飘荡,眼前立即一片青翠;母亲是冬夜里的一床棉被,当你瑟瑟发抖时,贴心的呵护和温暖使你安然入梦;母亲是酷暑傍晚时的阵阵清风,当你惊慌伤心时,为你拭去焦躁的汗水,梳理好凌乱的思绪;母亲是艰难行走中的一根拐杖,当你脚步蹒跚时,能帮你找到重心,支撑起一片希望的原野;母亲是沙漠中的一眼清泉,当你干渴疾痛时,只消一滴,滚滚的生命汪洋就会在心中蔓延;母亲是寂寞中的一朵鲜花,当你寂寞惆怅时,看一眼就会满目生辉,闻一下就会香沁心脾,心灵得到恬适而不会孤独;母亲是黑夜中的一颗明星,当你不辨方向时,一束柔光指引你迈开坚定的步伐。
130、时间的力量,理应在大地上留下痕迹,岁月的巨轮,理应在车道间碾碎凹凸。没有废墟也就无所谓昨天,没有昨天也就无所谓今天和明天。 131、本来没有到无限去的方舟。可是,被禁止的,就有吸引力,好象在深渊旁边那样。脚不能到达的地方,眼睛可以到达,眼睛不能到达的地方,精神可以飞到。人类不管怎样渺小、无能,但是没有一个人不想尝试。 132、人生的每个阶段,乃至每一步都是美的。选择可能是伟大而又平凡的,过程可能是孤寂而又痛苦的,结局可能是朴素而又平凡的,梦想可能最终一无所获,但它能撑起你心中的一片蓝天。它们共同谱写了人生的壮丽诗篇。 133、人的生命是非常有限的,如果一个人在一生中不能经常地、果断地舍弃一些不该投入精力的事情,什么都渴望得到,时时,处处都劳心劳力,其结果只能是让自己失望。所以,生活需要经常地清点。 134、生活如酒,或芳香,或浓烈,或馥郁,或清淡,因为诚信,它变得醇厚;生活如歌,或高昂,或低沉,或悲戚,或欢快,因为诚信,它变得悦耳;生活如画,或明丽,或黯淡,或素雅,或浓艳,因为诚信,它变得美丽。 135、有人认为,沉默是麻木,沉没是蔑视,沉没是昏睡。不,沉没不是这样。沉默是临产前母腹中躁动的胎儿,沉默是比赛前拳击手充满力量的双拳,沉默是严寒里芽孢中萌生的新绿,沉默是火山喷发前在地下运行的岩浆。 136、大自然是丰富多采的。它或喷涌而为泉,或积聚而为潭,或飞流直下而为瀑,或汇纳百川而为海;同是一座山,或拔地而独秀,或逶迤而苍茫;同是一棵树,或叶绿吐雾,或根劲而裂石;同是一个洞庭湖,或“阴风怒号,浊浪排空”,或“春和景明,波澜不惊”;同是一个长江赤壁,或“白鹭横江,水光接天”,或“山高月小,水落石出”。 137、是伯乐,就让他去相马;是庖丁,就让他去解牛;是鲁班,就让他去弄斧;是华佗,就让他去治病。这就叫人尽其才。反之,是伯乐,让他去解牛;是庖丁,让他去相马;是鲁班,让他去治病;是华佗,让他去弄斧,那就是糟蹋人才。 138、受挫一次,对生活的理解加深一层;失误一次,对人生的醒悟增添一阶;不幸一次,对世间的认识成熟一级;磨难一次,对成功的内涵透彻一遍。从这个意义上来说:要想获得成功和幸福,要想过得快乐和欢欣,首先要把挫折、失败、不幸和痛苦读懂。 139、当春风吹开含苞待放的蓓蕾时,当婴儿呱呱坠地向人世报到时,它不声不响地走着,欢笑声不能使它停步;当秋风打落枯萎凋零的败叶时,当长者默默瞑目向人们诀别时,它无声无息地走着,悲叹声不能使它回头。这就是时光。 140、书籍,是人生取之不尽的宝藏。这宝藏,是徘徊人生低谷的慰藉,是解决棘手难题的锦囊,是登上辉煌山顶的清风,是创造新知新果的法宝。 141、优秀的语言艺术家,总是像海绵吸水似的,汲取大量的富有生命力的词语;总是像一座喷泉喷出的水柱似的,善于说出优美动听的语言;总是像卓越的射手似的,使他的语言的利箭精确地射中“意义的靶心”。 142、万里长城,犹如一条腾飞的巨龙,蜿蜒于崇山峻岭之间,她是中华民族不屈不挠精神的象征;东方明珠,好象一枚待发的火箭,矗立于黄浦江畔,她是我国迈向现代化的见证;中关村,宛然一座拔地而起的丰碑,坐落于京北大地,她是祖国未来发展的标志;九曲黄河,犹如一条长长的彩练,横亘于中华大地,她是民族文化源远流长的象征;巍巍泰山,就像一位历史巨人,雄踞于齐鲁大地,她是祖国沧桑历史的见证。 143、胸怀大志的人,视失败如财富,他们在接受失败的时候,也完成了灵魂的拓展与升华;意志脆弱的人,视失败如畏途,他们往往在拒绝失败的时候,也拒绝了成功。 144、真理喜欢批评,因为经过批评,真理就会取胜;谬误害怕批评,因为经过批评,谬误就要失败。因为真理是灿烂的,只要有一个缝隙,就 能照亮整个大地;因为谬误是黑暗的,只要有一个缝隙,就能遮盖整个天空。
114、不见那落下去的夕阳,是多么和平静美吗?不见那怒放的春花,是多么热烈火暴吗?我们生活在天地间的人,若能献出自己的热力,如骄阳之壮烈;若能展开自己的爱情,如春花之绚丽;那么,生活过而非白活,热爱过而有真爱,短暂的一生便不只是一生。 115、人生一世,除了亲情、爱情外,友情是决不可缺的,因为亲情是一种深度,爱情是一种纯度,而友情是一种广度。 116、十五岁是风,二十岁是云,二十五岁是水,三十岁是山。风可感而不可见,云可见而不可捉,水可捉而不可握,只有山才能实实在在地把握;但云是风的面貌,水是云的凝结,山是水的故乡。没有风,云便不在漂游,没有云,水便不在降下,没有水,山便将要枯黄。 117、春天从天外轻盈地飞了回来,化做雏燕和云雀;春天从地里悄悄冒了出来,化做草叶和芽苗;春天从山涧轻捷地奔了过来,化作溪流和湖泊。春天化作一千一万种生命的形式,还化作歌声,还化作微笑,还化做温暖与美丽的色彩。 118、我们总希望一切都是完美的,总希望所有的机缘都能在同时出现,总希望整条路上都是风和日丽、鸟语花香。却没想到,追求完美的我们,本身就是一种不完美。 119、荷花象征纯洁,她清清白白,气质高雅;荷花象征坚强,她临霜不凋,性格倔强。 120、也许你无法拥有深邃的蓝天,但是你可以做飘逸的白云;也许你无法拥有浩瀚的大海,但是你可以做清幽的小溪;也许你无法拥有辽阔的草原,但是你可以做执着的绿壁。只要你满怀信心,善于发现,你会感受到生命的意义。 121、世界上最宝贵的东西是什么?政客说:“是至高无上的权力。”乞丐说:“是色味俱佳的美食。”商人说:“是源源不断的利润。”病人说:“是健康强壮的体魄。”囚犯说:“是自由自在的生活。”……看来,这个问题不会有统一的答案。我们只能说,一个人最需要、最喜欢的,就是最宝贵的。 122、你的奔放决定你的豪爽,你的沉稳决定你的塌实,你的柔韧决定你的忍耐 ,你的内秀决定你的精细。总之,你的性格决定你的生活作风和态度。 123、有的拓荒者是天生的冒险家,他将薄田变成沃土,将沙漠变为绿洲;有的拓荒者是浮浅的井底蛙,他在苍茫的大漠筑起一幢小楼,犁出几分贫瘠的农田。有的拓荒者是孤独的苦行僧,他背负仁爱,脚踩黄沙起行。有的拓荒者是放荡的行吟诗人,他浪迹天涯,以天为被,以地为床。 124、你也许不是最美丽,但你可以最可爱;你也许不是最聪明。但你可以最勤奋;你也许不是最富有,但你可以最充实;你也许不会最顺利,但你可以最乐观。 125、成功人的周围,环绕着鲜花和掌声;失败人的前后,浸透着汗水和奋斗。成功的歌是用鲜花和掌声为音符谱成的乐曲;失败的歌是用牺牲和奋斗为号子写成的催人奋进的战歌。 126、长在北国的树木,之所以能熬过冬寒,不单因为冬天还有微微的阳光,更由于大地可以供给它们不断的暖意。 身处困境得人们,之所以能冲破难关,不单因为有外界的帮助,更由于内心必胜的信念供给他们无穷的力量。 127、我珍惜从茫茫人海中提取的人生养料,滋润我的生活,激励我的精神;我珍惜成功的经验,也珍惜失败的教训;我珍惜痛苦的回忆,也珍惜欢乐的时光;我珍惜生活的每一个片段,每一个进程;我珍惜人生的每一次坎坷,每一次奋进。成功与失败,痛苦与欢乐,都将融进我的血肉,陪伴我去书写更充实的人生。 128、思考,是打开智慧大门的钥匙;思考,是穿破未知障碍的利箭;思考,是通向成功彼岸的桥梁。一个人如果不思考,就不可能启迪智慧,求得真知,获得成功。 129、我梦想 ,驱驰于塞北苍茫辽阔的 大漠,在猎猎的朔风中,感受长河落日的情怀;我梦想,置身于江南小桥流水的小镇,在绵绵的细雨中,体味水村莺啼的情调。
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