過氧化鈉與二氧化碳反應實驗的設計研究

呂宗學

摘 要：過氧化鈉和二氧化碳的反應是高中化學中的一個重要實驗，需要設置不同的實驗裝置，分別進行二氧化碳的制取、二氧化碳與過氧化鈉的反應以及反應產物的檢驗實驗。本文主要對二氧化碳和氫氧化鈉反應的實驗目的、實驗原理、實驗用品、實驗步驟、實驗現象以及實驗結論進行了研究。

關鍵詞：過氧化鈉；二氧化碳；實驗；設計；現象

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2016）10-045-01

實驗設計是在掌握基本理論知識和實踐技能的基礎上，解決實際問題的一種重要手段，也是科學探究的一個重要環節，因為任何的科學研究工作都離不開實驗設計，當然對于化學教學也是如此，化學實驗是學生學習化學的一種重要手段，對于化學知識的掌握起到了良好的促進作用。過氧化鈉和二氧化鈉反應生成氧氣和碳酸鈉是過氧化鈉的一個重要化學性質，同時這個實驗也是高中化學實驗學習的重點，但在實際的教材中只是講解了該反應的方程式，對反應的本質并沒有進行深入探討。

一、實驗目的

高中化學課本中對于這一重要實驗沒有進行涉及，只是提供了一個化學方程式，學生對于該反應的原理、反應的裝置以及反應物質的化學性質等不能很好的了解，對于實驗中應該注意的問題不能很好把握。通過實驗，讓學生了解氫氧化鈉與干燥二氧化碳、濕潤二氧化碳的反應原理和反應的不同產物；鍛煉學生的探究意識和實驗能力。

二、相關反應的原理

三、實驗用品、試劑

藥匙、帶有分液漏斗、導管的橡皮塞，試劑瓶、火柴、燃燒匙、鑷子、棉花、燒瓶、石棉網、酒精燈、燒杯、支架、稀鹽酸（體積比大約為1：2）、濃硫酸、淡黃色過氧化鈉粉末、碳酸氫鈉粉末、大理石、堿石灰等。

四、實驗裝置

五、實驗步驟

實驗第一部分是過氧化鈉與干燥二氧化碳的反應（圖一）；第二部分是過氧化鈉與濕潤二氧化碳的反應（圖二）。

實驗第一部分：過氧化鈉和二氧化碳反應（干燥二氧化碳）如圖一，首先檢查好裝置的氣密性，用酒精燈對墊有石棉網的燒瓶進行加熱，若裝置末端裝有清水的燒杯中有氣泡均勻冒出，則證明氣密性良好；在A中裝入大理石，在B中裝入稀鹽酸，在干燥管中裝入棉花包裹的過氧化鈉以及堿石灰，并將分液漏斗中加入鹽酸；實驗開始時將分液漏斗的活塞緩緩打開，慢慢滴入稀鹽酸，待試劑瓶中出現氣泡時，觀察干燥管中物質出現的顏色變化。

實驗第二部分主要是驗證過氧化鈉與濕潤二氧化碳的反應，具體的實驗流程是：首先檢查裝置的氣密性，證明裝置的氣密性良好后，直接進行反應，此部分省略了濃硫酸對二氧化碳干燥的裝置，讓過氧化鈉直接與濕潤的二氧化碳進行反應，進行反應原理二的驗證。

六、實驗現象

圖一棉團不一會燃燒說明過氧化鈉與干燥二氧化碳反應產生了氧氣，并且反應屬于放熱反應，棉團達到著火點，并燃燒。反應停止后可觀察到淡黃色過氧化鈉變為白色粉末，說明過氧化鈉與干燥二氧化碳發生了反應2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，淡黃色過氧化鈉通過發應生成了白色的碳酸鈉。

圖二裝置干燥管中的棉團燃燒，但是反應的時間比較短；由淡黃色的過氧化鈉變為白色的碳酸鈉；玻璃管的內壁產生小水珠。說明濕潤二氧化碳與過氧化鈉發生反應2Na2O2+2CO2=4NaOH+O2；2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，產生水珠。

七、實驗結論

通過過氧化鈉與干燥二氧化碳、濕潤二氧化碳的對比實驗可知，過氧化鈉不僅能跟濕潤的二氧化碳反應，而且能跟干燥的二氧化碳反應。當過氧化鈉與濕潤二氧化碳反應時玻璃管內壁產生水珠是因為棉團燃燒產生水；當過氧化鈉與干燥二氧化碳反應時，棉團燃燒也證明了過氧化鈉能夠與干燥的二氧化碳產生化學反應，反應產生的大量熱量是棉團達到著火點，從而使棉團燃燒。

八、實驗創新

本文通過設置對照組，分別研究過氧化鈉與干燥二氧化碳、濕潤二氧化碳在不同反應條件下的反應以及反應產物的檢驗，了解了實驗的原理、實驗的步驟、結論等，通過實驗設計的裝置，達到了實驗的目的；在實驗設計上，使用干燥管來替換操作較為復雜的U型管裝置，簡化了實驗操作流程；在實驗中，培養了學生的動手實踐能力，開拓了學生的思維，通過對照進行實驗內容的掌握，彌補教材中實驗介紹的不足，從而達到該項實驗的設計目標。

結語

以往的化學實驗都是教材上已有的，對實驗的原理、實驗的步驟、實驗的現象以及實驗的結論都有了清晰地認識，但是過氧化鈉與二氧化碳的反應只是基于一個化學方程式，需要教師和學生進行合理的實驗設計，自主探究，并通過探究了解反應的相關問題。在進行化學教學時，應在學生掌握基本的理論知識的前提下進行實驗教學，培養學生的動手、動腦能力。

[參考文獻]

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