四种弱酸性物质酸性强弱比较实验的设计与改进
2022-06-08
摘要：针对人教版高中化学教材有关的实验方案未作具体介绍，根据强酸制弱酸的化学原理，设计实验证明了乙酸、碳酸、苯酚和碳酸氢盐四种弱酸性物质酸性的强弱。改进的实验有助于学生理解这几种弱酸之间的相对强弱，也可供教师进行相关教学时参考。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：弱酸性物质；酸性强弱比较；实验的设计与改进
文章编号：1005–6629（2014）2–0042–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出背景
人教版高中化学教材选修5《有机化学基础》中[1]，在苯酚的性质这一节，课堂演示实验3-3说明了苯酚在常温下其水溶液呈现浑浊状态的物理性质和苯酚具有弱酸性的化学性质。关于苯酚的酸性弱于碳酸这一点，教材也只做了一个简单的描述：若向澄清的苯酚钠溶液中通入二氧化碳，可以看到澄清的苯酚钠溶液又变浑浊。这是因为水溶性的苯酚钠在碳酸的作用下，重新又生成苯酚。
关于该实验的设计和改进，有改进方案：向盛有少量苯酚晶体（约0.5 g）的试管中加入1 mL蒸馏水，振荡，溶液变浑浊，然后滴加0.1 mol/L的碳酸钠溶液，至浑浊溶液恰好变为澄清，此过程无气体产生。在图1所示的具支试管中加入3 mol/L醋酸溶液6 mL，在气球中装入4g碳酸氢钠固体，将导管放入上述澄清溶液中，再将气球中的少量碳酸氢钠固体加入到具支试管中，二氧化碳随即产生，约1分钟右边试管中就出现浑浊现象。
该实验设计提供了一种思路，但还存在疏忽之处，表现如下：
（1）有机物乙酸具有挥发性，因此乙酸蒸气可能进入右边试管与苯酚钠反应造成上述实验现象；
（2）二氧化碳的发生装置采用具支试管加气球的方式，因此需要产生的二氧化碳量必须足够多，需要的药品用量大；其次在向液体中滴加固体易造成液体飞溅，不符合实验操作安全的要求，而且飞溅的液体易进入具支试管的侧管中。
2 改进思路和优点
笔者设想了从改进气体发生装置、试剂加入方式、添加洗气除杂装置和设置对照实验四个方面来完善了上述的实验设计，具体分述如下：
（1）气体发生装置改为具支试管加活塞，装置简单，操作方便。
（2）试剂加入顺序为先固体后液体的方式，符合通常的试剂滴加顺序。先加入固体碳酸氢钠后再滴加醋酸，最后用塞子封住具支试管口即可。
（3）实验原理上更加科学合理化。气体CO2通入苯酚钠溶液之前，在气体发生装置后连接饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去气体中可能含有的挥发性乙酸。
（4）实验设计时设计了对照组。因为苯酚试剂在保存时间较长的条件下易被氧化成对苯醌类而使苯酚试剂显暗红色，造成实验时溶液混浊态和澄清态之间变化不易观察，设置对照试管增加了现象变化的对比性。
3 实验改进方案
[实验名称]四种弱酸性物质酸性相对强弱的实验设计与改进
[实验目的]运用强酸制弱酸的化学反应原理比较四种弱酸性物质的酸性相对强弱，学会通过实验现象培养学生分析推理的逻辑思维能力。
[实验仪器与试剂]
具支试管、橡胶活塞、洗气瓶1个、试管2支、直角导管2根、吸管1根、橡胶管2根；乙酸、碳酸氢钠、碳酸钠、苯酚。
[实验操作]
（1）取两支试管a和b，分别吸取适量的苯酚液体（约1 mL）于试管a、b中，后用吸管吸取1 mL蒸馏水于上述两支试管中，振荡，溶液变浑浊，然后滴加0.1 mol/L的碳酸钠溶液，至浑浊溶液恰好变为澄清。此过程无气体产生，说明产物生成了水溶性的苯酚钠，另一产物为碳酸氢钠，其中假定试管a为操作管、试管b为对照管。
（2）向具支试管先加入适量的碳酸氢钠粉末（约0.5 g），之后加入3 mol/L醋酸溶液3 mL，二氧化碳随即产生后通过装有2/3体积的饱和碳酸氢钠溶液洗气瓶（容量规格100 mL），将洗气瓶的导管通入上述澄清溶液试管a中，观察试管a的实验现象与试管b作对比，约1分钟左右试管a中就出现浑浊。
参考文献：
[1]宋心琦主编.普通高中化学课程标准实验教科书·有机化学基础（第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：2.
[2]魏钊，林丹.关于苯酚和碳酸钠反应的再探讨[J].化学教学，2009，（8）：49.
[3]杨海丽，付依平.乙醇与苯酚分子中羟基上氢原子活动性比较的实验探究[J].化学教学，2009，（9）：15.
[4]刘淑勒.苯酚显弱酸性的实验改进[J].实验教学与仪器，2006，（10）：4.
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：弱酸性物质；酸性强弱比较；实验的设计与改进
文章编号：1005–6629（2014）2–0042–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出背景
人教版高中化学教材选修5《有机化学基础》中[1]，在苯酚的性质这一节，课堂演示实验3-3说明了苯酚在常温下其水溶液呈现浑浊状态的物理性质和苯酚具有弱酸性的化学性质。关于苯酚的酸性弱于碳酸这一点，教材也只做了一个简单的描述：若向澄清的苯酚钠溶液中通入二氧化碳，可以看到澄清的苯酚钠溶液又变浑浊。这是因为水溶性的苯酚钠在碳酸的作用下，重新又生成苯酚。
关于该实验的设计和改进，有改进方案：向盛有少量苯酚晶体（约0.5 g）的试管中加入1 mL蒸馏水，振荡，溶液变浑浊，然后滴加0.1 mol/L的碳酸钠溶液，至浑浊溶液恰好变为澄清，此过程无气体产生。在图1所示的具支试管中加入3 mol/L醋酸溶液6 mL，在气球中装入4g碳酸氢钠固体，将导管放入上述澄清溶液中，再将气球中的少量碳酸氢钠固体加入到具支试管中，二氧化碳随即产生，约1分钟右边试管中就出现浑浊现象。
该实验设计提供了一种思路，但还存在疏忽之处，表现如下：
（1）有机物乙酸具有挥发性，因此乙酸蒸气可能进入右边试管与苯酚钠反应造成上述实验现象；
（2）二氧化碳的发生装置采用具支试管加气球的方式，因此需要产生的二氧化碳量必须足够多，需要的药品用量大；其次在向液体中滴加固体易造成液体飞溅，不符合实验操作安全的要求，而且飞溅的液体易进入具支试管的侧管中。
2 改进思路和优点
笔者设想了从改进气体发生装置、试剂加入方式、添加洗气除杂装置和设置对照实验四个方面来完善了上述的实验设计，具体分述如下：
（1）气体发生装置改为具支试管加活塞，装置简单，操作方便。
（2）试剂加入顺序为先固体后液体的方式，符合通常的试剂滴加顺序。先加入固体碳酸氢钠后再滴加醋酸，最后用塞子封住具支试管口即可。
（3）实验原理上更加科学合理化。气体CO2通入苯酚钠溶液之前，在气体发生装置后连接饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去气体中可能含有的挥发性乙酸。
（4）实验设计时设计了对照组。因为苯酚试剂在保存时间较长的条件下易被氧化成对苯醌类而使苯酚试剂显暗红色，造成实验时溶液混浊态和澄清态之间变化不易观察，设置对照试管增加了现象变化的对比性。
3 实验改进方案
[实验名称]四种弱酸性物质酸性相对强弱的实验设计与改进
[实验目的]运用强酸制弱酸的化学反应原理比较四种弱酸性物质的酸性相对强弱，学会通过实验现象培养学生分析推理的逻辑思维能力。
[实验仪器与试剂]
具支试管、橡胶活塞、洗气瓶1个、试管2支、直角导管2根、吸管1根、橡胶管2根；乙酸、碳酸氢钠、碳酸钠、苯酚。
[实验操作]
（1）取两支试管a和b，分别吸取适量的苯酚液体（约1 mL）于试管a、b中，后用吸管吸取1 mL蒸馏水于上述两支试管中，振荡，溶液变浑浊，然后滴加0.1 mol/L的碳酸钠溶液，至浑浊溶液恰好变为澄清。此过程无气体产生，说明产物生成了水溶性的苯酚钠，另一产物为碳酸氢钠，其中假定试管a为操作管、试管b为对照管。
（2）向具支试管先加入适量的碳酸氢钠粉末（约0.5 g），之后加入3 mol/L醋酸溶液3 mL，二氧化碳随即产生后通过装有2/3体积的饱和碳酸氢钠溶液洗气瓶（容量规格100 mL），将洗气瓶的导管通入上述澄清溶液试管a中，观察试管a的实验现象与试管b作对比，约1分钟左右试管a中就出现浑浊。
参考文献：
[1]宋心琦主编.普通高中化学课程标准实验教科书·有机化学基础（第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：2.
[2]魏钊，林丹.关于苯酚和碳酸钠反应的再探讨[J].化学教学，2009，（8）：49.
[3]杨海丽，付依平.乙醇与苯酚分子中羟基上氢原子活动性比较的实验探究[J].化学教学，2009，（9）：15.
[4]刘淑勒.苯酚显弱酸性的实验改进[J].实验教学与仪器，2006，（10）：4.