探究二氧化碳和氫氧化鈉溶液是否發生了化學反應

李春紫

摘要：人教版義務教育教科書九年級化學下冊第十單元第 56 頁“堿的化學性質”中涉及二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應的描述，但因非金屬氧化物二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫與氫氧化鈉溶液反應現象不明顯，且教材并沒有設計實驗證明二者真的能發生化學反應，因此學生在學習這一類反應時缺乏感性認識，較難理解和掌握。為此，以“二氧化碳和氫氧化鈉溶液是否發生了化學反應”為切入點，進行探究，以便在今后的教學過程中能提高學生分析問題、解決問題的能力，最終讓學生能直觀地理解二氧化碳和氫氧化鈉溶液確實發生了化學反應。

關鍵詞：二氧化碳；氫氧化鈉；實驗現象

眾所周知，二氧化碳氣體能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化碳和氫氧化鈉溶液的反應卻無明顯現象，那么二氧化碳與氫氧化鈉溶液到底發生反應了沒有？對于“本身能發生反應但無明顯現象”的化學變化怎樣進一步論證？本課題就對“如何設計實驗證明二氧化碳和氫氧化鈉溶液確實發生了反應”進行探究。

我們做過許多化學實驗，看過很多不同的實驗現象，如：固體溶解，顏色變化，產生氣泡，試管內液面上升、生成白色沉淀等。對于有明顯現象的實驗很容易判斷反應是否已發生，但對于無明顯現象的反應只能設計相關實驗才能證明反應已發生，所以在學完很多物質的性質之后，要學會根據反應物、生成物的不同性質，反應物、生成物的狀態變化等來設計實驗方案。

【原理一】利用氣體壓強差

方案一：實驗裝置如圖1所示（錐形瓶內裝滿CO2，分液漏斗內裝NaOH溶液）

1.實驗步驟：打開瓶塞和活塞，使NaOH溶液快速滴入錐形瓶中，立即關閉活塞（漏斗中仍有溶液剩余）

2.實驗現象：觀察到U形管左側的紅墨水液面升高。

3實驗.結論：CO2和NaOH發生了反應

4. 實驗分析： U型管左側液面升高，說明錐形瓶內氣壓減小，即CO2和NaOH發生了反應。化學方程式：2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

在學習 CO2的物理性質時，我們知道CO2“能溶”于水，若 CO2不能與 NaOH 反應，只是溶于NaOH 溶液中的水，也能出現“壓差”。為了增強說服力我設計了對比試驗如下：

【對比實驗】將方案一中的NaOH溶液換成蒸餾水進行實驗：

1.實驗步驟：打開瓶塞和活塞，使蒸餾水快速滴入錐形瓶中，立即關閉活塞（漏斗中仍有蒸餾水剩余，補充：加入蒸餾水的體積與NaOH 溶液相同）（圖2）

2.現象：觀察到U形管右側的紅墨水液面升高，振蕩后U形管左側的紅墨水液面回流一小段。

3.結論：CO2和NaOH確實發生了反應

4.分析：該實驗能證明CO2“能溶或與水發生反應”，但由此消耗的CO2量是很少的，所造成的壓強差不足以使U形管左側的紅墨水液面升高。因此進一步驗證了CO2和NaOH發生了反應。

方案二：實驗裝置如圖3所示：

1.實驗步驟：在錐形瓶收集一瓶 CO2，迅速倒入適量的NaOH 溶液，然后立即用一個帶有導管的塞子塞緊瓶口，導管的一端扎上一個氣球。

2.實驗現象：氣球鼓起

3.實驗結論：CO2和NaOH發生了反應

4.實驗分析：該實驗的不足之處與方案一相同，也應該設計了一組對比實驗來證明氣球鼓起的主要原因是CO2和NaOH發生了反應，而不是CO2“能溶”于水造成的。

【原理二】探究生成物

方案三：將氯化鈣溶液加入方案一實驗后錐形瓶內的溶液中

1.實驗步驟：取方案一實驗后錐形瓶內的溶液適量，加入足量的CaCl2溶液；

2.實驗現象：白色沉淀生成

3.實驗結論：CO2和NaOH發生了反應

4.實驗分析：該實驗依然不嚴密，原因是生成的白色沉淀也可能是氯化鈣與氫氧化鈉反應生成的微溶物氫氧化鈣 化學方程式：

CaCl2 +2NaOH=Ca（OH）2↓+ 2NaCl

方案四：將稀鹽酸加入方案一實驗后錐形瓶內的溶液中

1.實驗步驟：取方案一實驗后錐形瓶內的溶液適量，加入足量的稀鹽酸；

2.實驗現象：產生大量氣泡

3.實驗結論：CO2和NaOH發生了反應

4.分析：產生大量氣泡的原因是CO2和NaOH反應生成的碳酸鈉與稀鹽酸發生反應，生成了CO2氣體。該實驗足以證明CO2和NaOH發生了反應，且比較嚴密。

今天通過設計實驗證明二氧化碳和氫氧化鈉溶液確實發生了反應”的探究中，我們更能體會到在初中化學教學中，充分利用化學學科“以實驗為基礎”的基本特征，挖掘和開發化學實驗在探究性學習中的功能，對于培養和提高學生的科學探究能力具有重要的意義。

參考文獻：

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[2]洪茲田、陳女婷.初中化學實驗創新設計的新視角： 實驗教學與儀器，2015（2）

[3] 劉懷樂.對中學化學實驗教學的實證探索和理性思考：化學教育，2004（9）

（作者單位：廣西南寧沛鴻民族中學 530001）endprint