探究二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的两种新方法

江苏省徐州市第十三中学(221006) 马逸群 魏雅宁江苏省徐州市西苑中学(221002) 李德前 张 羿

由于二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应没有伴随明显的实验现象，因此教科书上只是给出有关的化学方程式，没有设计有关的化学实验。基础教育课程改革以来，化学教育工作者设计了很多探究二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应的实验，这些实验创新方案彰显了一线化学老师的智慧。受已有文献的启发，我们对二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应的探究实验，也提出了新的改进方法。

1 改进方案Ⅰ

有不少的改进方案是使用两个塑料瓶进行“平行对比”，我们则利用一个塑料瓶进行“先后对比”，更简洁地完成了实验探究。

1.1 实验用品

蒸馏水、15%的氢氧化钠溶液；500 mL塑料瓶、10 mL注射器(或胶头滴管)、双孔橡皮塞等。

1.2 实验装置

新设计的实验装置如图1所示。

图1 探究二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应的改进装置之一

1.3 实验步骤

(1)取1个500 mL的透明塑料瓶，用向上排空气法在其中集满一瓶干燥的二氧化碳气体，备用。

(2)找2个10 mL的注射器，1个注射器里吸取5 mL的水，另1个注射器里吸取5 mL的氢氧化钠溶液。

(3)按图1所示，连好整个实验装置(要确保装置的气密性良好)。

(4)下推左边注射器的活塞，将5 mL水一次性全部注入塑料瓶内，然后轻轻振荡塑料瓶，发现塑料瓶外形基本上没有变化。再下推右边注射器的活塞，将5 mL氢氧化钠溶液一次性全部注入到塑料瓶里，轻轻振荡塑料瓶，立刻观察到塑料瓶在“啪”“啪”声中急剧变瘪。

1.4 现象分析

(1)当我们将5 mL水一次性全部注入塑料瓶后，塑料瓶外形没有明显变化，说明1个体积水大约能溶解1个体积的二氧化碳气体。

(2)当我们将5 mL氢氧化钠溶液一次性全部注入到塑料瓶后，塑料瓶明显变瘪，说明1个体积氢氧化钠溶液中能溶解大量的二氧化碳气体。

(3)对比上述实验现象可知，二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应。

1.5 注意事项

(1)确保装置的气密性良好是本实验成功的前提。在没有装入药品前，可以这样检验图1所示装置是否漏气：下推其中一个注射器活塞一小段距离，如果另一个注射器的活塞随之上升，则装置气密性良好。

(2)本实验使用的塑料瓶应具有良好的弹性，质地较软；另外，所用注射器也可以用胶头滴管代替(2个胶头滴管里分别吸有等体积的水和氢氧化钠溶液)。

2 改进方案Ⅱ

有不少的改进方案是检验反应产物(如碳酸盐)的存在，我们则借助澄清石灰水检验反应物(二氧化碳气体)的不存在，从而完成实验探究。

2.1 实验用品

8%的氢氧化钠溶液、饱和石灰水、二氧化碳气体；125 mL广口瓶、200 mL注射器、多孔塑料球泡(可在废弃的塑料小药瓶表面扎一些孔)、双孔橡皮塞、导气管等。

2.2 实验装置

新设计的实验装置如图2所示。

图2 二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应的改进装置之二

2.3 实验步骤

(1)用排水法在250 mL集气瓶里集满一瓶纯净的二氧化碳气体，然后用200 mL注射器从集气瓶里抽取150 mL二氧化碳气体，备用。

(2)准备2个125 mL的广口瓶，1个广口瓶里盛放50 mL的氢氧化钠溶液，另1个广口瓶里盛放20 mL的澄清石灰水。

(3)找1个大小合适的球状塑料小药瓶，在其表面扎一些孔，然后将其套接在1根直角玻璃管长管的末端。

(4)按图2所示，连好整个实验装置(要确保装置气密性良好)。

(5)轻轻推动注射器活塞，将150 mL二氧化碳气体缓缓地全部推入50 mL氢氧化钠溶液中，观察到有气泡从带孔球泡中冒出，但这些气泡在进入溶液后很快消失；同时观察到石灰水中的长导管口始终没有气泡冒出，氢氧化钠溶液、澄清石灰水也都没有明显变化。

2.4 现象分析

(1)将150 mL二氧化碳气体全部推入50 mL氢氧化钠溶液之后，后面串联的石灰水却没有变浑浊，说明150 mL二氧化碳气体全部“溶解”在盛有氢氧化钠溶液的广口瓶中了。

(2)50 mL氢氧化钠溶液中最多含有50 mL水，而通常情况下1个体积水最多溶解1体积二氧化碳，即50 mL水最多溶解了50 mL二氧化碳气体，那么另外100 mL二氧化碳气体一定是被氢氧化钠吸收了。

(3)综上可知，二氧化碳气体能与氢氧化钠溶液反应。

2.5 注意事项

(1)确保装置不漏气是本实验成功的前提。在注射器没有吸入二氧化碳气体之前，可以这样检验图2所示装置是否漏气：轻轻推动注射器活塞一小段距离，如果石灰水中同时冒出气泡，则装置的气密性良好。

(2)150 mL二氧化碳气体完全反应，大约需要0.54 g氢氧化钠，因此50 mL氢氧化钠溶液的浓度不要低于1.1%；考虑到较大浓度的氢氧化钠溶液有利于吸收二氧化碳气体，因此本实验所用氢氧化钠溶液的浓度以8%左右为宜。

(3)为了确保二氧化碳气体能与氢氧化钠溶液充分接触并完全反应，要尽量使用小规格的广口瓶(这样进气管就能更深地插入溶液之中)，并且氢氧化钠溶液中的进气管口最好连接一个多孔球泡。