嘗試用干冰來測定二氧化碳在氫氧化鈉溶液中的吸收率

章永軍

摘要：用干冰來測二氧化碳氣體在一定質量、濃度的氫氧化鈉溶液中的吸收率，是可以做到的。通過吸收率的數(shù)據(jù)分析，氫氧化鈉濃溶液想要完全吸收二氧化碳氣體是比較困難的。文章總結了增大氫氧化鈉溶液對二氧化碳氣體吸收率的幾種方法。

關鍵詞：干冰；氫氧化鈉溶液；吸收率；逸出率；吸收效率

文章編號：1008-0546（2014）07-0092-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.035

一、 問題的提出

2011版義務教育化學課程標準中明確指出，化學課堂教學改革的實踐，要求教師提高教學反思能力，教師要對所設計的各種學習活動要有意識地進行分析，及時發(fā)現(xiàn)問題、總結經驗。[1]

在教學中我們通常讓學生回答這樣的問題：“吸收一氧化碳混合氣體中混有的二氧化碳氣體，要用什么溶液？”答案是：氫氧化鈉濃溶液。

那么氫氧化鈉濃溶液的濃度到底要多少呢？對氫氧化鈉濃溶液的體積是否也有要求呢？氣體的流速又有怎樣的要求呢？在吸收二氧化碳氣體時，通過怎樣的方法可以增大吸收效率呢？帶著這樣的問題，筆者利用干冰分別放在溶質質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液15mL，和溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液20mL中，依據(jù)氣體從溶液中逸出的體積，來測定2種氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收率。通過吸收率來證明，氫氧化鈉溶液能否完全吸收二氧化碳氣體。

二、 實驗設計和步驟、實驗數(shù)據(jù)及誤差分析

1. 實驗用品

干冰若干、溶質質量分數(shù)分別為10%和20%的氫氧化鈉溶液、500mL的量筒、100mL的量筒、25mL的量筒、帶導管的試管、水槽、鑷子、電子天平。

2. 實驗要求及實驗裝置

所用干冰的純度標號為99.99%，其氣化時可以看作純的二氧化碳。另外體積較大的干冰，在溶液中產生氣泡的速率和體積都比較大，為了讓干冰在過量的氫氧化鈉溶液中產生氣泡的速率和大小，和二氧化碳氣體從導管中鼓出的氣泡大小和速率相似，每次實驗時，干冰的質量都控制小于1.50g。

[實驗裝置如下圖1和圖2]

3. 實驗步驟

[實驗1]先用量筒量取20mL的溶質質量分數(shù)為15%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，再用電子天平稱取一定質量的干冰，及時加入到該氫氧化鈉溶液中，立即連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不停振蕩試管，當不再產生氣泡并等水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值。記錄數(shù)據(jù)如下表1。

[實驗2]和實驗1相同的方法，用量筒量取20mL，溶質質量分數(shù)為15%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，并稱取一定質量的干冰，放在試管中，及時連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不振蕩試管，當不再產生氣泡且水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表2。

[實驗3]和實驗2相同的方法，用量筒量取20mL，溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，并稱取一定質量的干冰，放在試管中，及時連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不振蕩試管，當不再產生氣泡且水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表3。

[實驗4]和實驗1采取的方法相同，所用的試劑也相同，不同的是，所稱取的干冰質量更少，在收集氣體時不停地振蕩試管，同樣反復做3次實驗，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表4。

4. 數(shù)據(jù)分析

通過表1和表2中的數(shù)據(jù)對比，可以得知，收集氣體時，不停地振蕩試管有利于氣體的吸收。

另外通過表2和表3中的數(shù)據(jù)對比，我們也能得出，氫氧化鈉溶液濃度較大時，有利于氣體的吸收。

通過表1和表4的實驗數(shù)據(jù)對比，當干冰的體積較小時，在通過振蕩試管的方法，可以獲得較高的吸收率。這是因為當體積較大的干冰在氫氧化鈉溶液中地氣化時，產生的氣體體積較大、速率較快，導致氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的效率降低。

通過表4的數(shù)據(jù)，我們可以得知：二氧化碳在20mL，溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液中，在振蕩試管的條件下，最大吸收率為81.6%，平均吸收率為78.8%。

通過以上的實驗數(shù)據(jù)，我們可以得知，在吸收二氧化碳時，振蕩試管可以大大提高氫氧化鈉溶液的吸收效率。另外，減少干冰的質量，即減少二氧化碳逸出速率和降低氣泡的體積，也同樣可以提高二氧化碳的吸收效率。

5. 實驗誤差分析

在實驗中，我們通過二氧化碳氣體的逸出率，來計算氣體的吸收率，這樣的實驗有一定的誤差，主要有以下幾個方面，已稱量好的干冰在放入試管的過程中，以及在旋緊橡皮塞的過程中，已有部分干冰升華變成氣體，還有本次實驗用排水法收集的氣體，有部分氣體溶解到水中等等。這樣會導致實驗中氣體的逸出率偏低，在氫氧化鈉溶液中的吸收率就會偏高。

三、 實驗總結和思考

在實驗教學中，想要做到把氣體通入氫氧化鈉溶液的方法，來完全吸收二氧化碳氣體，是非常困難的。如果想要增大吸收效率，必須要做到以下幾個方面，首先一定要振蕩試管或洗氣瓶，另外氣體的流速越慢越好，還有所用的氫氧化鈉溶液的濃度一定要大，并且要足量。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012endprint

摘要：用干冰來測二氧化碳氣體在一定質量、濃度的氫氧化鈉溶液中的吸收率，是可以做到的。通過吸收率的數(shù)據(jù)分析，氫氧化鈉濃溶液想要完全吸收二氧化碳氣體是比較困難的。文章總結了增大氫氧化鈉溶液對二氧化碳氣體吸收率的幾種方法。

關鍵詞：干冰；氫氧化鈉溶液；吸收率；逸出率；吸收效率

文章編號：1008-0546（2014）07-0092-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.035

一、 問題的提出

2011版義務教育化學課程標準中明確指出，化學課堂教學改革的實踐，要求教師提高教學反思能力，教師要對所設計的各種學習活動要有意識地進行分析，及時發(fā)現(xiàn)問題、總結經驗。[1]

在教學中我們通常讓學生回答這樣的問題：“吸收一氧化碳混合氣體中混有的二氧化碳氣體，要用什么溶液？”答案是：氫氧化鈉濃溶液。

那么氫氧化鈉濃溶液的濃度到底要多少呢？對氫氧化鈉濃溶液的體積是否也有要求呢？氣體的流速又有怎樣的要求呢？在吸收二氧化碳氣體時，通過怎樣的方法可以增大吸收效率呢？帶著這樣的問題，筆者利用干冰分別放在溶質質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液15mL，和溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液20mL中，依據(jù)氣體從溶液中逸出的體積，來測定2種氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收率。通過吸收率來證明，氫氧化鈉溶液能否完全吸收二氧化碳氣體。

二、 實驗設計和步驟、實驗數(shù)據(jù)及誤差分析

1. 實驗用品

干冰若干、溶質質量分數(shù)分別為10%和20%的氫氧化鈉溶液、500mL的量筒、100mL的量筒、25mL的量筒、帶導管的試管、水槽、鑷子、電子天平。

2. 實驗要求及實驗裝置

所用干冰的純度標號為99.99%，其氣化時可以看作純的二氧化碳。另外體積較大的干冰，在溶液中產生氣泡的速率和體積都比較大，為了讓干冰在過量的氫氧化鈉溶液中產生氣泡的速率和大小，和二氧化碳氣體從導管中鼓出的氣泡大小和速率相似，每次實驗時，干冰的質量都控制小于1.50g。

[實驗裝置如下圖1和圖2]

3. 實驗步驟

[實驗1]先用量筒量取20mL的溶質質量分數(shù)為15%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，再用電子天平稱取一定質量的干冰，及時加入到該氫氧化鈉溶液中，立即連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不停振蕩試管，當不再產生氣泡并等水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值。記錄數(shù)據(jù)如下表1。

[實驗2]和實驗1相同的方法，用量筒量取20mL，溶質質量分數(shù)為15%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，并稱取一定質量的干冰，放在試管中，及時連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不振蕩試管，當不再產生氣泡且水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表2。

[實驗3]和實驗2相同的方法，用量筒量取20mL，溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，并稱取一定質量的干冰，放在試管中，及時連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不振蕩試管，當不再產生氣泡且水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表3。

[實驗4]和實驗1采取的方法相同，所用的試劑也相同，不同的是，所稱取的干冰質量更少，在收集氣體時不停地振蕩試管，同樣反復做3次實驗，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表4。

4. 數(shù)據(jù)分析

通過表1和表2中的數(shù)據(jù)對比，可以得知，收集氣體時，不停地振蕩試管有利于氣體的吸收。

另外通過表2和表3中的數(shù)據(jù)對比，我們也能得出，氫氧化鈉溶液濃度較大時，有利于氣體的吸收。

通過表1和表4的實驗數(shù)據(jù)對比，當干冰的體積較小時，在通過振蕩試管的方法，可以獲得較高的吸收率。這是因為當體積較大的干冰在氫氧化鈉溶液中地氣化時，產生的氣體體積較大、速率較快，導致氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的效率降低。

通過表4的數(shù)據(jù)，我們可以得知：二氧化碳在20mL，溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液中，在振蕩試管的條件下，最大吸收率為81.6%，平均吸收率為78.8%。

通過以上的實驗數(shù)據(jù)，我們可以得知，在吸收二氧化碳時，振蕩試管可以大大提高氫氧化鈉溶液的吸收效率。另外，減少干冰的質量，即減少二氧化碳逸出速率和降低氣泡的體積，也同樣可以提高二氧化碳的吸收效率。

5. 實驗誤差分析

在實驗中，我們通過二氧化碳氣體的逸出率，來計算氣體的吸收率，這樣的實驗有一定的誤差，主要有以下幾個方面，已稱量好的干冰在放入試管的過程中，以及在旋緊橡皮塞的過程中，已有部分干冰升華變成氣體，還有本次實驗用排水法收集的氣體，有部分氣體溶解到水中等等。這樣會導致實驗中氣體的逸出率偏低，在氫氧化鈉溶液中的吸收率就會偏高。

三、 實驗總結和思考

在實驗教學中，想要做到把氣體通入氫氧化鈉溶液的方法，來完全吸收二氧化碳氣體，是非常困難的。如果想要增大吸收效率，必須要做到以下幾個方面，首先一定要振蕩試管或洗氣瓶，另外氣體的流速越慢越好，還有所用的氫氧化鈉溶液的濃度一定要大，并且要足量。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012endprint

摘要：用干冰來測二氧化碳氣體在一定質量、濃度的氫氧化鈉溶液中的吸收率，是可以做到的。通過吸收率的數(shù)據(jù)分析，氫氧化鈉濃溶液想要完全吸收二氧化碳氣體是比較困難的。文章總結了增大氫氧化鈉溶液對二氧化碳氣體吸收率的幾種方法。

關鍵詞：干冰；氫氧化鈉溶液；吸收率；逸出率；吸收效率

文章編號：1008-0546（2014）07-0092-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.035

一、 問題的提出

2011版義務教育化學課程標準中明確指出，化學課堂教學改革的實踐，要求教師提高教學反思能力，教師要對所設計的各種學習活動要有意識地進行分析，及時發(fā)現(xiàn)問題、總結經驗。[1]

在教學中我們通常讓學生回答這樣的問題：“吸收一氧化碳混合氣體中混有的二氧化碳氣體，要用什么溶液？”答案是：氫氧化鈉濃溶液。

那么氫氧化鈉濃溶液的濃度到底要多少呢？對氫氧化鈉濃溶液的體積是否也有要求呢？氣體的流速又有怎樣的要求呢？在吸收二氧化碳氣體時，通過怎樣的方法可以增大吸收效率呢？帶著這樣的問題，筆者利用干冰分別放在溶質質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液15mL，和溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液20mL中，依據(jù)氣體從溶液中逸出的體積，來測定2種氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收率。通過吸收率來證明，氫氧化鈉溶液能否完全吸收二氧化碳氣體。

二、 實驗設計和步驟、實驗數(shù)據(jù)及誤差分析

1. 實驗用品

干冰若干、溶質質量分數(shù)分別為10%和20%的氫氧化鈉溶液、500mL的量筒、100mL的量筒、25mL的量筒、帶導管的試管、水槽、鑷子、電子天平。

2. 實驗要求及實驗裝置

所用干冰的純度標號為99.99%，其氣化時可以看作純的二氧化碳。另外體積較大的干冰，在溶液中產生氣泡的速率和體積都比較大，為了讓干冰在過量的氫氧化鈉溶液中產生氣泡的速率和大小，和二氧化碳氣體從導管中鼓出的氣泡大小和速率相似，每次實驗時，干冰的質量都控制小于1.50g。

[實驗裝置如下圖1和圖2]

3. 實驗步驟

[實驗1]先用量筒量取20mL的溶質質量分數(shù)為15%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，再用電子天平稱取一定質量的干冰，及時加入到該氫氧化鈉溶液中，立即連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不停振蕩試管，當不再產生氣泡并等水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值。記錄數(shù)據(jù)如下表1。

[實驗2]和實驗1相同的方法，用量筒量取20mL，溶質質量分數(shù)為15%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，并稱取一定質量的干冰，放在試管中，及時連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不振蕩試管，當不再產生氣泡且水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表2。

[實驗3]和實驗2相同的方法，用量筒量取20mL，溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液，倒入試管中，并稱取一定質量的干冰，放在試管中，及時連接好膠塞，立即用量筒進行排水法收集逸出的氣體，收集氣體時不振蕩試管，當不再產生氣泡且水霧完全消失時，讀取體積并記錄數(shù)據(jù)，這樣反復做3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表3。

[實驗4]和實驗1采取的方法相同，所用的試劑也相同，不同的是，所稱取的干冰質量更少，在收集氣體時不停地振蕩試管，同樣反復做3次實驗，取平均值，記錄數(shù)據(jù)如下表4。

4. 數(shù)據(jù)分析

通過表1和表2中的數(shù)據(jù)對比，可以得知，收集氣體時，不停地振蕩試管有利于氣體的吸收。

另外通過表2和表3中的數(shù)據(jù)對比，我們也能得出，氫氧化鈉溶液濃度較大時，有利于氣體的吸收。

通過表1和表4的實驗數(shù)據(jù)對比，當干冰的體積較小時，在通過振蕩試管的方法，可以獲得較高的吸收率。這是因為當體積較大的干冰在氫氧化鈉溶液中地氣化時，產生的氣體體積較大、速率較快，導致氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的效率降低。

通過表4的數(shù)據(jù)，我們可以得知：二氧化碳在20mL，溶質質量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液中，在振蕩試管的條件下，最大吸收率為81.6%，平均吸收率為78.8%。

通過以上的實驗數(shù)據(jù)，我們可以得知，在吸收二氧化碳時，振蕩試管可以大大提高氫氧化鈉溶液的吸收效率。另外，減少干冰的質量，即減少二氧化碳逸出速率和降低氣泡的體積，也同樣可以提高二氧化碳的吸收效率。

5. 實驗誤差分析

在實驗中，我們通過二氧化碳氣體的逸出率，來計算氣體的吸收率，這樣的實驗有一定的誤差，主要有以下幾個方面，已稱量好的干冰在放入試管的過程中，以及在旋緊橡皮塞的過程中，已有部分干冰升華變成氣體，還有本次實驗用排水法收集的氣體，有部分氣體溶解到水中等等。這樣會導致實驗中氣體的逸出率偏低，在氫氧化鈉溶液中的吸收率就會偏高。

三、 實驗總結和思考

在實驗教學中，想要做到把氣體通入氫氧化鈉溶液的方法，來完全吸收二氧化碳氣體，是非常困難的。如果想要增大吸收效率，必須要做到以下幾個方面，首先一定要振蕩試管或洗氣瓶，另外氣體的流速越慢越好，還有所用的氫氧化鈉溶液的濃度一定要大，并且要足量。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012endprint