氢氧化钠溶液与二氧化碳反应实验改进

河北省曲阳县南留营中学 张月莲

我们知道，澄清石灰水中通入二氧化碳会变浑浊。那么氢氧化钠溶液中通入二氧化碳又会有什么现象呢？结果是无明显现象。氢氧化钠属于碱，根据碱的化学性质可知，它能与大多数非金属氧化物反应。我们可以从不同的角度证明上述反应的发生：1.反应物减少；2.有新物质生成。在做实验的过程中，我发现了问题，并进行了实验改进。

一、从反应物减少的角度来证明

（一）原实验方案。

实验原理：氢氧化钠溶液与二氧化碳发生反应，气体减少，导致容器内压强变小，通过观察注射器活塞的移动来判断该反应是否发生。因为二氧化碳既能溶于水，又能和水发生反应，所以要排除水的干扰，需要做对比实验。

实验仪器和药品：锥形瓶、玻璃导管、乳胶管、单孔橡胶塞、注射器（20 mL）2 支、镊子、烧杯、量筒、玻璃棒、药匙、大理石、稀盐酸、氢氧化钠固体、水。

实验步骤：1.检查装置气密性：用手握住锥形瓶，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置不漏气。将注射器的针头插入橡胶塞，然后把注射器的活塞拉至5 mL 处，若活塞基本恢复原位，说明注射器的气密性良好。

2.制取并检验二氧化碳：连接装置，将乳胶管与90 度玻璃弯管连接。用镊子夹取几块大理石放入锥形瓶中，然后倒入适量稀盐酸，盐酸没过大理石，锥形瓶口塞上带导管的橡胶塞，将导管口插入装有澄清石灰水的小烧杯中，有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊，说明生成的气体是二氧化碳。

3.收集二氧化碳：将玻璃弯管取下，再将乳胶管和去掉针头的注射器连接。由于注射器的活塞和器壁之间有摩擦，收集气体时不能使活塞产生移动，所以在收集二氧化碳的过程中，应缓慢拉动注射器的活塞，使其尽量与产生气体的速率保持一致，直到拉至15 mL 刻度处（如图1）。

图1

4.氢氧化钠溶液配制：在烧杯中加入100 mL 的水，然后逐渐加入氢氧化钠固体，边加边搅拌，直至其不能继续溶解。氢氧化钠溶于水会放出大量的热，待其冷却至室温后才能使用。

5.用量筒量取5 mL 水和5 mL 氢氧化钠溶液，分别倒入2 个小烧杯中，用收集了二氧化碳的2 支注射器分别从烧杯中吸取5 mL 水和5 mL 氢氧化钠溶液（在对应的注射器上贴上A、B），振荡，观察现象（如图2）。

图2

实验现象：A 注射器的活塞无明显移动，B 注射器的活塞前进至9 mL 刻度处。

实验结论：氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应。

实验中发现的问题：二氧化碳既能溶于水，又能和水发生反应，这一性质在这个实验中没有体现出来，可能是因为气体不纯，也可能是因为反应物的量太少或产生的压强差太小。

（二）实验方案改进。

改进思路：针对上面出现的问题进行改进，需要选用质地较软、体积较大的容器，瓶口要大一些，收集较纯净的二氧化碳；需要增加反应物的量或反应物的浓度。

实验装置的改进：用质地较软的100 mL塑料瓶代替注射器，瓶口配上橡胶塞。

实验步骤：1.检查装置的气密性。

2.制取并收集二氧化碳：用镊子夹几块大理石放入锥形瓶中，然后倒入适量稀盐酸；锥形瓶口塞上带导管的橡胶塞；将玻璃导管伸入塑料瓶的底部，便于排出空气，收集纯净的二氧化碳。

3.检验二氧化碳：将燃着的木条放在塑料瓶口，若木条熄灭，则二氧化碳收集满了。用同样的方法再收集一瓶。因为两瓶气体都是无色的，所以分别在塑料瓶上贴上A、B（如图3）。

4.分别向A、B 塑料瓶中加入35 mL 水和35 mL 的氢氧化钠溶液，立即塞紧橡胶塞，振荡，观察现象。

实验现象：B 塑料瓶比A 塑料瓶变得更瘪（如图4）。

实验结论：氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应。

图3

图4

二、从有新物质生成的角度来证明

实验原理：氢氧化钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠溶于水后形成无色透明溶液，故实验没有明显现象。根据学过的知识，选能和碳酸钠发生反应的物质，使其生成气体或沉淀，从而判断氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应。

实验仪器和药品：试管、试管架、稀盐酸、B 塑料瓶中的液体。

实验步骤：向试管中倾倒少量B 塑料瓶中的液体，然后加入稀盐酸，观察现象。

实验现象：加入少量稀盐酸无明显现象，继续加入稀盐酸，有气泡产生。

实验分析：碳酸钠与盐酸反应会生成二氧化碳气体。

实验结论：氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应。

实验说明：二氧化碳和水发生反应会生成碳酸，但在上面的实验中，碳酸不与稀盐酸反应，所以实验过程中不需要做对比实验。

实验反思：对于无明显现象的实验，我们要想办法去验证反应的发生。在实验的过程中，我们要善于发现问题，逐步改进，才能体会到学习化学的乐趣。