探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

山東省濟(jì)南市萊蕪實(shí)驗(yàn)中學(xué)(271100) 張延臣

1 提出問題

二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)觀察不到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)于沒有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng),該怎樣證明反應(yīng)的發(fā)生。

直接觀察看不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,不妨采取間接觀察的方法。氣體參與的化學(xué)反應(yīng)往往會(huì)引起壓強(qiáng)的變化,以此為切入點(diǎn),也許能找到“可視化”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案見表1。

3 問題質(zhì)疑

試管內(nèi)液面上升等現(xiàn)象,還不足以證明二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),因?yàn)闅溲趸c溶液中含有大量水,二氧化碳溶解在水中也會(huì)產(chǎn)生類似的現(xiàn)象。

那么,對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出怎樣的改進(jìn),才能證明二氧化碳和氫氧化鈉溶液確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)呢?

4 改進(jìn)方案

4.1 方案A

實(shí)驗(yàn)操作：如圖1所示,向2個(gè)收集滿二氧化碳的相同礦泉水瓶中,分別倒入等體積的蒸餾水和氫氧化鈉溶液,迅速擰緊瓶蓋,振蕩并觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：倒入氫氧化鈉溶液的瓶子比倒入等體積蒸餾水的瓶子變得更癟。

實(shí)驗(yàn)分析：通過設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn),可以清楚地觀察到2個(gè)礦泉水瓶都變癟,而且變癟的程度明顯不同?！氨舛炔睢笔菍?duì)二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的“有形”證明。

表1 實(shí)驗(yàn)方案

圖1 方案A實(shí)驗(yàn)操作

4.2 方案B

實(shí)驗(yàn)操作：如圖2所示,向裝有5 mL 氫氧化鈉溶液的試管中通入一定量的二氧化碳,將上述溶液加熱至不再產(chǎn)生氣體,冷卻到室溫,再向試管中滴加足量稀鹽酸。

圖2 方案B實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加入稀鹽酸后有氣泡產(chǎn)生。

實(shí)驗(yàn)分析：改進(jìn)后的方案排除了生成的H2CO3對(duì)Na2CO3的干擾;再通過“滴加足量稀鹽酸,有氣泡產(chǎn)生”,驗(yàn)證了Na2CO3的存在,從而證明二氧化碳與氫氧化鈉確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),使實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證邏輯更加嚴(yán)密,步驟更加完整,結(jié)論更加可信。

5 實(shí)驗(yàn)反思

對(duì)于像二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)沒有明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng),我們可以采取間接觀察的方法,從不同角度切入來證明反應(yīng)的發(fā)生。一是通過檢驗(yàn)“反應(yīng)物減少”來證明。原理是二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng),使容器內(nèi)壓強(qiáng)降低。由于氫氧化鈉溶液中含有水,二氧化碳溶于水,也會(huì)使容器內(nèi)壓強(qiáng)降低,所以,實(shí)驗(yàn)中用等體積的氫氧化鈉溶液和水設(shè)計(jì)成對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過比較容器內(nèi)氣體“壓強(qiáng)差”,找到了二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的“有形”證據(jù)。二是通過檢驗(yàn)“生成物組成”來證明。原理是向反應(yīng)后的溶液中加入稀鹽酸產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w,從而證明二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成了碳酸鈉。由檢驗(yàn)“反應(yīng)物減少”到檢驗(yàn)“生成物組成”,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維、大膽創(chuàng)新;由“消除質(zhì)疑”到“排除干擾”,引導(dǎo)學(xué)生縝密思考、優(yōu)化設(shè)計(jì),把實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生,促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。