碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的创新实验设计

碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异的创新实验设计一.教材的使用苏教办化学1专题2单元2区碳酸钠的性质与应用二。实验设备仪器：离心机、离心试管、锥形瓶、滴定管、滴定管架、托盘天平、药勺、量筒、橡胶头滴管试剂：固体碳酸钠、固体碳酸氢钠、蒸馏水三、实验创新点/改进点(1)实验内容创新：增加碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异的实验探索。江苏教育出版社出版的教材中没有溶解度差异的实验研究。只有P52书中表格中水溶性的比较显示两者都是可溶的。在相同温度下，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠。(2)实验方法的创新：有两种方法比较溶解度差异。一个是可以溶解在等量溶剂中的溶质质量，另一个是同样质量的溶质完全溶解所需的溶剂体积。从不同的角度进行比较，从定性研究到半定量研究。四、实验原理通过加入(4毫升)水，将等质量(2.0克)的碳酸钠和碳酸氢钠溶解、振荡和沉淀，并比较残余固体的相对量，以判断溶解的相对量，从而获得两种物质溶解度的差异。等量(1.5克)的碳酸钠和碳酸氢钠完全溶解需要消耗的水。通过比较水的体积，获得两种物质之间的溶解度差异，并根据消耗的水量计算溶解度。五、实验教学目标宏观识别和微观分析：物质的溶解过程实质上是一个过程，在这个过程中，组成物质的颗粒均匀稳定地分散在水分子中，并与水分子结合，从颗粒的角度分析宏观变化。转变观念和平衡观念：物质的溶解和离子的结合(结晶和沉淀)是动态平衡过程。证据推理和模型认知：从实验现象中得出结论，并在实践中建立控制变量思维(单因素变量)和研究物质属性的模型。科学探究和创新意识：通过探究物质溶解度的差异，学生可以体验科学探究的过程，学习科学探究的方法，控制实验条件，培养科学探究和创新能力。科学精神与社会责任：通过实验，促使学生在社会实践中认识科学原理的本质，树立严谨求实的科学态度和解决问题的精神。六、实验教学内容“碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异”的研究过程被设计为一门实验课程，与学生共同探索，让学生了解科研过程，掌握基础研究方法，促进核心素养的形成。(1)在相同的温度下，比较相同体积的水可以溶解的固体质量。(2)在相同温度下，比较相同质量的固体完全溶解所需的水量。七、实验教学过程：链接1:实际问题，引发思考。饱和碳酸钠溶液被加入到一个装满二氧化碳的矿泉水瓶中。摇动并静置后，固体碳酸氢钠(因为Na2CO 3 H2O CO2=2Na2CO 3)将沉淀。原因有三：反应后溶剂水质量下降，生成的碳酸氢钠溶质质量增加，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠。在多种因素的影响下，通过本实验，我们能得出碳酸氢钠的溶解度低于碳酸钠的结论吗？图1链接2:实验方案设计问：设计什么样的实验来研究碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度差异？思维1:影响固体物质溶解度的因素有哪些？溶质、溶剂、温度。思维2:当多变量影响实验结果时，如何设计更好的研究？控制变量法。一起讨论实验方案。在相同的温度下，比较毫安步骤3:将离心管放入离心机，打开开关，3分钟后取出离心管，比较剩余固体的相对量，判断溶解的相对量。实验2:在相同的温度下，比较相同质量的固体完全溶解所需的水量。第一步：用托盘天平分别称取1.5g碳酸钠和碳酸氢钠，放入锥形瓶中。第二步：将蒸馏水滴入带滴定管的锥形瓶中，振荡。步骤3:滴加直到固体完全溶解，并记录所用蒸馏水的体积。链接4:数据分析和结论根据能被相同质量的溶剂溶解的固体质量，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠。根据相同质量的溶质完全溶解所消耗的水量，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠。溶解度是根据用水量计算的。与数据中20时的溶解度相比。图2链接5:回到问题，联系实际生产和生活。在Na2CO3 H2O CO2=2Na2CO 3的反应中，第一是溶剂水的减少，第二是溶质Na2CO 3质量的增加，第三是Na2CO 3的溶解度相对较小，这些都有利于碳酸氢钠的沉淀。在后石制碱原理中，碳酸氢钠代替碳酸钠沉淀的原因是在同一温度下碳酸氢钠的溶解度较低。结论：在实证研究中应注意方案的严密性。上述实验是基于在两种物质的溶解速率相对较快的模型下设计的相对粗略的实验方案。从定性到半定量，定量研究也可以进行。这样的实验研究真正解决了我们认为理所当然的问题，这是化学的本质。八、实验效果评价1.实验设计原则。江苏教育出版社出版的化学1教材中碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异的比较表明，一些课堂实验表明，在等质量的固体中加入等量的水来比较溶解度。其中一些会通过将二氧化碳引入饱和碳酸钠溶液来沉淀碳酸氢钠。分析碳酸氢钠沉淀的原因有三个：反应后，溶剂水的质量减少，生成的碳酸氢钠溶质的质量增加，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠。由于有三个因素导致碳酸氢钠沉淀，通过这个实验，碳酸氢钠的溶解度能显示得更小吗？教科书强调并比较了两者的性质，因此溶解度的差异将再次被提及。因此，设置这样一个实验探究背景将有助于学生更形象地认识到碳酸钠比碳酸氢钠更容易溶解在水中，甚至了解它们的溶解度。通过比较碳酸钠和碳酸氢钠溶解度的差异，为今后理解碳酸盐和碳酸氢钠溶解度的差异奠定了一定的基础，增强了感性认识，为理解“后石产碱”原理奠定了基础。2.科学知识的本质。碳酸钠和碳酸氢钠的水溶性差异与微观溶解过程引起的焓变、熵变和分子内氢键有关，这也表明物质的宏观性质取决于其微观结构的特征。碳酸(氢)盐的溶解度不仅与氢键有关，还与离子键的强度有关。离子键越强，越难溶解。对于CaCO3和Ca(HCO3)2等物质，阳离子价态越高，正电场越强，CO32-的吸引力越大，而HCO3-的吸引力越小。此时，离子键强度起主导作用，酸性盐的溶解度优于正盐。碱金属只有一个单位正电荷，此时会出现氢键效应，从而逆转溶解度。然而，对于许多过渡金属元素，它们的电子构型(