四種弱酸性物質(zhì)酸性強弱比較實驗的設(shè)計與改進

1、彭 威 肖小明湖南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 人教版高中化學(xué)教材選修5有機化學(xué)基礎(chǔ)中1，在苯酚的性質(zhì)這一節(jié)，課堂演示實驗33說明了苯酚在常溫下其水溶液呈現(xiàn)渾濁狀態(tài)的物理性質(zhì)和苯酚具有弱酸性的化學(xué)性質(zhì)。 關(guān)于苯酚的酸性弱于碳酸這一點，教材也只做了一個簡單的描述：若向澄清的苯酚鈉溶液中通入二氧化碳，可以看到澄清的苯酚鈉溶液又變渾濁。這是因為水溶性的苯酚鈉在碳酸的作用下重新又生成苯酚。問題的提出背景： 通入二氧化碳過量時，上述的反應(yīng)產(chǎn)物仍為苯酚和碳酸氫鈉，而不是苯酚和碳酸鈉，解釋就是苯酚的酸性(pK =995)雖弱于碳酸(pK 1=638。pK 2=1025)，但還是強于碳酸氫根離子，根據(jù)強酸制弱酸的原理

2、2 3 便可推知產(chǎn)物中不會生成碳酸鈉。 在學(xué)習(xí)到羧酸的性質(zhì)時，要求學(xué)生設(shè)計實驗驗證乙酸、碳酸和苯酚三種弱酸性溶液的酸性強弱，教材中列出了一些實驗裝置和試劑，但沒給出具體實驗的設(shè)計方案。 綜合考慮上述兩個實驗，本文設(shè)計了改進實驗，證明上述乙酸、碳酸、苯酚和碳酸氫鹽四種弱酸性物質(zhì)酸性的相對強弱。改進方案一4 ： 在圖1所示的具支試管中加入3 molL醋酸溶液6 mL，在氣球中裝入4g碳酸氫鈉固體，將導(dǎo)管放人上述澄清溶液中，再將氣球中的少量碳酸氫鈉固體加入到具支試管中，二氧化碳隨即產(chǎn)生，約1分鐘右邊試管中就出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。 向盛有少量苯酚晶體(約05 g)的試管中加入l mL蒸餾水，振蕩，溶液變渾濁，

3、然后滴加01 molL的碳酸鈉溶液，至渾濁溶液恰好變?yōu)槌吻?，此過程無氣體產(chǎn)生。(2)二氧化碳的發(fā)生裝置采用具支試管加氣球的方式，因此需要產(chǎn)生的二氧化碳量必須足夠多，需要的藥品用量大；其次在向液體中滴加固體易造成液體飛濺，不符合實驗操作安全的要求，而且飛濺的液體易進人具支試管的側(cè)管中。該實驗設(shè)計提供了一種思路，但還存在疏忽之處，表現(xiàn)如下：(1)有機物乙酸具有揮發(fā)性，因此乙酸蒸氣可能進入右邊試管與苯酚鈉反應(yīng)造成上述實驗現(xiàn)象；(4)實驗設(shè)計時設(shè)計了對照組。因為苯酚試劑在保存時間較長的條件下易被氧化成對苯醌類而使苯酚試劑顯暗紅色，造成實驗時溶液混濁態(tài)和澄清態(tài)之間變化不易觀察，設(shè)置對照試管增加了現(xiàn)象變化

4、的對比性。改進思路和優(yōu)點：筆者設(shè)想了從改進氣體發(fā)生裝置、試劑加入方式、添加洗氣除雜裝置和設(shè)置對照實驗 四個方面來完善了上述的實驗設(shè) 具體分述如下：(1)氣體發(fā)生裝置改為具支試管加活塞，裝置簡單，操作方便。(2)試劑加入順序為先固體后液體的方式，符合通常的試劑滴加順序。先加入固體碳酸氫鈉后再滴加醋酸，最后用塞子封住具支試管口即可。(3)實驗原理上更加科學(xué)合理化。氣體CO 通人苯酚鈉溶液之前，在氣體發(fā)生裝置后連接飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，除去氣體中可能含有的揮發(fā)性乙酸。改進氣體發(fā)生裝置試劑加入方式添加洗氣除雜裝置設(shè)置對照實驗實驗改進方案： 具支試管、橡膠活塞、洗氣瓶1個、試管2支、直角 導(dǎo)管2根、

5、吸管1根、橡膠管2根； 乙酸、碳酸氫鈉、碳酸鈉、苯酚。四種弱酸性物質(zhì)酸性相對強弱的實驗 運用強酸制弱酸的化學(xué)反應(yīng)原理比較四種弱酸性物質(zhì)的 酸性相對強弱，學(xué)會通過實驗現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生分析推理的 邏輯思維能力?！緦嶒灻Q】【實驗?zāi)康摹俊緦嶒瀮x器與試劑】【實驗原理】 苯酚鈉的制備原理： 二氧化碳的制備原理： 苯酚的再生原理： 根據(jù)上述實驗原理可以得出酸性相對大小為：【實驗裝置圖】【實驗操作】(1)取兩支試管a和b，分別吸取適量的苯酚液體(約1 mL)于試管a、b中，后用吸管吸取1 mL蒸餾水于上述兩支試管中，振蕩，溶液變渾濁，然后滴加01 molL的碳酸鈉溶液，至渾濁溶液恰好變?yōu)槌吻濉４诉^程無氣體產(chǎn)生，說明產(chǎn)物生成了水溶性的苯酚鈉，另一產(chǎn)物為碳酸氫鈉，其中假定試管a為操作管、試管b為對照管。(2)向具支試管先加入適量的碳酸氫鈉粉末(約05 g)。之后加入3 molL醋酸溶液3 mL，二氧化碳隨即產(chǎn)生后通過裝有23體積的飽和碳酸氫鈉溶液洗氣瓶(容量規(guī)格100 mL)，將洗氣瓶的導(dǎo)管通入上述澄清溶液試管a中，觀察試管a的實驗現(xiàn)象與試管b作對比，約1分鐘左右試管a中就出現(xiàn)渾濁。1 宋心琦主編普通高中化學(xué)課程標準實驗教科書有機 化學(xué)基礎(chǔ)(第二版) M 北京：人民教育出版社,2007:22 魏釗，林丹關(guān)于苯酚和碳酸鈉反應(yīng)的再探討J 化 學(xué)教學(xué)，2009，(8)