无机化学实验项目改进创新_以_碳酸钠的制备_为例_周贤亚

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2 实 验 改 进
2.1 实 验 的 不 足 此实验主要利用 “侯氏制碱法” 原理来制取产
物,先将碳酸氢铵固体加入氯化钠饱和溶液中进行 复分解反应,利用各化合物溶解度的差异来制取碳 酸氢钠,再高温加热,使其继续分解,转化为碳酸 钠 。 [2-6] 在教学中发现如下2个问题:
(1) 按原方案制备前期产物,由于受固体原料 (碳酸氢铵) 的影响,很难观察到碳酸氢钠的析出, 给实验者造成无产物生成的错觉,缺乏说服力;
2014 年 第 14 期 化 学 教 育 (http://www.hxjy.org)
无机化学实验项目改进创新
———以 “碳酸钠的制备” 为例
周贤亚* 聂 丽
(皖 西 学 院 基 础 实 验 中 心 安 徽 六 安 237012)
参 考 文wk.baidu.com献
[1] 何云峰.中国大学教学,2009 (10):81-83 [2] 侯 德 榜. 制 碱 工 学 (上 册 ). 北 京: 化 学 工 业 出 版 社,
1960:12-235 [3] Campbell B,Fulton L.Science notebooks.2003:94 [4] 周光耀.纯碱工业,2006,8 (1):44-46 [5] Hand B,Keys C S.The Science Teacher,1999,66 (4):
在3个锥 形 瓶 中 分 别 称 取 0.11~0.14g 自 己 制备 的 Na2CO3 固 体, 加 入 50 mL 去 离 子 水。 先 滴加1~2滴酚酞溶液,用 HCl标准溶液滴定 至 溶 液由红色变 为 浅 红 色, 记 下 所 用 HCl溶 液 的 体 积 V1。然后 再 向 锥 形 瓶 中 加 入 2 滴 甲 基 橙 指 示 剂, 继续用同一 支 滴 定 管 内 的 HCl标 准 溶 液 滴 定, 使 溶液由 黄 色 变 为 橙 色, 记 下 第 2 次 所 用 HCl溶 液 的 体 积 V2。 平 行 滴 定 3 次 。 (数 据 处 理 部 分 略 )
(1) 用原料饱和溶液替代固体原料,并从加料
顺序上进行优化,具体是将固体碳酸氢铵加入氯化 钠溶液 , [7] 优化为氯化钠溶液加入过饱和碳酸 氢 铵 溶液,改进后溶液很快发生变化:澄清→浑浊→固 体析出, 这 样 实 验 现 象 特 别 明 显, 增 加 了 学 生 兴 趣,加深其对实验原理和内容的理解;
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摘要 以 “碳酸钠的制备” 项 目 为 例, 对 教 学 过 程 中 碳 酸 氢 钠 析 出 现 象 不 明 显 等 不 足 进 行 分 析,结合教学实践,通过优化制备反应时的加料方式和顺序,以及产物中 Na2CO3 含量的 测 定, 以 提高实验教学的实效性,促进学生实验兴趣与实验技能的培养。
称量 8.5g NH4HCO3 固 体 置 于 50 mL 烧 杯 中,加20mL 去 离 子 水 将 其 初 步 溶 解, 配 成 过 饱 和溶液 (允许少量碳酸氢铵未溶,对实验结果无影 响),将上述溶液在30 ℃水浴中加热2min充分溶 解 (可 用 250 mL 烧 杯 装 水 作 为 水 浴 )。 另 取 20 mL 饱和 氯 化 钠 溶 液 (学 生 自 配, 质 量 分 数 约 为 25%),置于小烧杯中在30 ℃水浴加热,待温度恒 定后,将氯 化 钠 饱 和 溶 液 缓 慢 加 入 碳 酸 氢 铵 溶 液 中,控制水浴温度为 30~35 ℃, 氯 化 钠 溶 液 全 部 加完后,在 该 温 度 下 不 断 搅 拌 约 10 min, 然 后 取 出慢慢搅拌,便有白色碳酸氢钠固体慢慢析出,抽 滤,用 少 量 饱 和 碳 酸 氢 钠 溶 液 洗 涤 2 次 (除 去 NaCl等 杂 质 )。 3.1.2 碳 酸 钠 的 制 备
常规法:将 抽 干 的 NaHCO3 固 体 转 入 蒸 发 皿 中,小火加热烘干后移入坩埚,在可调电炉上灼烧
* 通信联系人,E-mail:xyzhou81@126.com
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化 学 教 育 (http://www.hxjy.org) 2014 年 第 14 期
关键词 实验项目创新 碳酸钠 实验教学 DOI:10.13884/j.1003-3807hxjy.2014010100
1 改 进 目 的
“无机化学实验” 是 应 用 化 学 专 业 首 个 独 立 开 设的必修实验课程,该课程可以锻炼学生的动手能 力,培养学生理论联系实际,发现、分析与解决问 题能力,也是培养学生综合素质和创新能力的重要 途径,为深入学习后续课程打下良好的基 础 。 [1] 从 教学反馈看,学生对开设项目兴趣较高,总体较满 意,但也 存 在 一 些 问 题, 例 如 个 别 实 验 现 象 不 明 显,内容单一,教学效果不佳等,需要对项目和内 容作必要 优 化 和 调 整。 调 整 后 既 保 留 原 方 案 的 精 髓,又能 改 善 实 验 效 果,从 而 提 高 学 生 的 实 验 兴趣。
ZHOU Xian-Ya* NIE Li
(Fundamental Experiment Center, West Anhui University,Lu′an 237012,China)
Abstract Some shortcomings such as the insignificant precipitation of sodium hydrogen car- bonate were analyzed in preparation of sodium carbonate.Based on teaching practice,some opti- mizing schemes of feeding mode,feeding order and determination of sodium carbonate in product were proposed to improve effectiveness of experiment teaching and promote development of students′interest and experimental skills.
71-75 [9] 娄善平,王艳.化学教育,2001 (7/8):87 [10] 陈丽 凤, 于 长 顺, 高 世 萍, 等. 实 验 室 科 学,2007 (1):
82-83
Innovation of Experiment Projects of Inorganic Chemistry with Example of" Preparation of Sodium Carbonate"
30min左右, 注 意 不 断 搅 拌 (或 马 弗 炉 中 300 ℃ 下 加 热 30 min), 即 发 生 分 解 反 应 得 到 纯 碱 Na2CO3[8-10],呈白色 细 粉 末 状, 待 产 物 冷 却 到 室 温,称重。
微波法:将 NaHCO3 固 体 转 入 蒸 发 皿 中 (注 意除去附着在固体上的滤纸碎屑,否则微波加热时 易发生燃烧),小火加 热 烘 干 后 移 入 坩 埚, 将 其 放 入微 波 炉 中, 将 火 力 调 节 至 高 档, 微 波 加 热 20 min, 取 出 , 待 产 物 冷 却 到 室 温 , 称 重 。 3.2 产 物 含 量 测 定 3.2.1 HCl的 配 制 与 标 定
27-29 [6] 仲崇立.绿色化学 导 论. 北 京: 化 学 工 业 出 版 社,2000:3
-58 [7] 阎 梦 醒, 杨 彦 华, 毛 爱 华. 教 学 仪 器 与 实 验,2001,17
(10):11-12 [8] 闵恩泽.绿色化学 与 化 工. 北 京: 化 学 工 业 出 版 社,2000:
(2) 优化含量测定部分内容,并将其调整到分 析实验开课几周后进行,让学生有机会充分理解测 定原理,并在熟练掌握滴定操作后再进行。从实际 情况看改进后的实验现象更明显,学生普遍反映实 验效果更好,实验兴趣提高,达到了预期的教学目 的和教学效果。
3 改 进 内 容
3.1 Na2CO3 的制备 3.1.1 碳 酸 氢 钠 的 制 取
(1)0.10 mol/L HCl的 配 制。 用 量 桶 量 取 4 mL 浓 HCl (约 12.0 mol/L), 加 水 稀 至 500 mL 备用。
(2)0.10 mol/L HCl的 标 定。用 分 析 天 平 称 取0.5~0.55g无水 Na2CO3 基准物1份,置入50 mL 烧杯中,加入20~30mL 蒸馏水,溶解后定量 移入100mL 容量瓶中,稀至刻 度 摇 匀。 用 移 液 管 移取 25.00 mL 上 述 Na2CO3 溶 液 置 于 锥 形 瓶 中, 加入2滴 甲 基 橙 指 示 剂, 用 待 标 定 的 0.10 mol/L HCl滴定至 溶 液 由 黄 色 变 为 橙 色 为 终 点。 根 据 滴 定所消耗的 HCl体积计算出 HCl标准溶液的浓度。 平行测定3次。 3.2.2 产 品 含 量 的 测 定
(2) 碳酸 钠 含 量 测 定 时, 若 用 普 通 滴 管 操 作, 操作简单但实验误差较大,若利用分析滴定方法测 定,由于分析实验课未开,学生对测定原理理解不 透,操作不够熟练规范,影响教学效果。 2.2 改 进 方 法 及 效 果
经授课教师集体讨论,参考相关教材及文献, 结合教学实际,对实验作如下改进:
Keywords innovation of experiment project;sodium carbonate;experiment teaching
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