从“侯氏制碱法”看离子反应的本质
一、实验背景：
我们看了课本中的阅读材料“侯氏制碱法”，对这种制碱法极感兴趣，因此，我们着手查阅资料，想对这种方法的化学原理有进一步的了解，但在查找到的资料中，我们知道该制碱法的反应为：
（1）NH3+H2O+CO2= NH4HCO3。
（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
对此反应（2）我们产生了疑问，因为产物 NH4Cl，NaHCO3都是可溶物质，这跟我们刚刚学过的离子反应发生的条件相矛盾，为了证实它是否反应，我们就设计了如下实验进行验证。
二、实验准备：
仪器：铁架台 铁夹 酒精灯 试管 烧杯 广口瓶 漏斗 导管 干燥管 洗气瓶 玻璃棒 滴管 漏斗 橡皮塞 分液漏斗 铂丝
药品：氯化铵 氢氧化钙 碱石灰 氯化钠 稀盐酸 大理石 碳酸氢钠 浓硫酸 澄清石灰水 蒸馏水
三、实验步骤：
[一] 分别制NH3、CO2通入饱和NaCl溶液
（1） 按实验图1连结好装置，并检查气密性。
（2） 按体积比1：1的比例取氯化铵和氢氧化钙并均匀混合后置于试管中，并点燃酒精灯加热药品；然后打开分液漏斗，使稀盐酸和大理石充分接触；使生成的气体长时间通入到饱和NaCl溶液中。
[二]观察现象、记录：
在长时间通入气体的过程中，约过10分钟，氯化钠溶液渐渐变浑浊，呈现乳浊状，再过30分钟，在烧杯底部有细小的晶体析出，再过30分钟，液体已呈悬浊状。联想：析出的晶体是否是NaHCO3呢？
[三]验证白色晶体：
（1） 按照设计图4连接好装置，并检验气密性。
（2） 将白色晶体置于试管加热。
现象：澄清石灰水变浑浊
结论：NH4HCO3和NaCl的确能反应，生成NH4Cl和NaHCO3沉淀。
四、对实验现象及结论的进一步探究：
我们通过实验得到NH4HCO3和NaCl是可以反应的,但它却不符合课本中的离子反应发生的条件：即有难溶的物质或难电离的物质或挥发性的物质生成,离子反应才发生。因为在这一个反应中生成物NH4Cl和NaHCO3都不属于条件中的任一一种物质,因此我们认为课本中的离子反应条件只是一般条件,离子反应的实质究竟是什么呢？我们对实验中的现象进行了进一步的分析和探讨。
现象:在通入NH3和CO2的过程中，约过了10分钟NaCl溶液渐渐变浑浊。
联想:在通入NH3和CO2的过程中，约过了10分钟以后，才渐渐的有NaHCO3沉淀呢？是否溶液中还存在NaHCO3！
验证：将反应后的溶液倒入两试管，在其中一支试管中滴入稀盐酸，发现有大量气泡产生，在另一支中滴入CaCl2溶液，没有现象。再用铂丝蘸取这种溶液，放在无色的火焰上进行灼烧，发现火焰呈黄色。
实验分析及结论：NaCl和NH4HCO3反应生成NaHCO3和NH4Cl，原因是：NaCl 和NH4HCO3溶于水可电离出Na+、Cl—、NH4+、HCO3—，这四种离子可构成4种物质。NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl，而其中NaHCO3的溶解度最小，从而它们混合时最先析出NaHCO3晶体，即氯化钠溶液和NH4HCO3溶液中的Na+和HCO3—的浓度超过了NaHCO3饱和溶液中Na+和HCO3—的浓度，就会析出NaHCO3晶体，只要能提供足够的Na+和HCO3—使之始终保持在饱和NaHCO3溶液中Na+和HCO3—浓度之上，NaHCO3晶体就会持续析出，即反应生成了NaHCO3晶体。
我们在溶解度表中查得在常温下，下列物质的溶解度：
物质 | NaCl | NH4HCO3 | NaHCO3 | NH4Cl |
溶解度 | 36.3g | 27.0g | 11.1g | 41.1g |
分析一般离子反应式：得到上述结论后，我们同时分析了一般的离子反应式：如BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl 这个反应因为BaSO4的溶解度很小，BaCl2溶液和硫酸溶液一接触，BaSO4在溶液中立即达到饱和，便立即有BaSO4析出，就发生了上述这个反应，而剩下的Cl—和H+就是盐酸。
小结：经过对NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓这个反应的实验证明及现象分析和对一般离子反应方程式的分析，我们对离子反应的实质有了一个新的认识：
若溶液中有几种离子，这几种离子所能构成的几种物质中若有一种物质的溶解度比其它几种的物质的溶解度都小，那么只要有足够大的离子浓度，这几种离子就一定会发生离子反应，即离子反应的实质是：离子反应总是向着减少某些离子浓度的方向进行。
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