氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應實驗改進

河北省曲陽縣南留營中學 張月蓮

我們知道，澄清石灰水中通入二氧化碳會變渾濁。那么氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳又會有什么現象呢？結果是無明顯現象。氫氧化鈉屬于堿，根據堿的化學性質可知，它能與大多數非金屬氧化物反應。我們可以從不同的角度證明上述反應的發生：1.反應物減少；2.有新物質生成。在做實驗的過程中，我發現了問題，并進行了實驗改進。

一、從反應物減少的角度來證明

（一）原實驗方案。

實驗原理：氫氧化鈉溶液與二氧化碳發生反應，氣體減少，導致容器內壓強變小，通過觀察注射器活塞的移動來判斷該反應是否發生。因為二氧化碳既能溶于水，又能和水發生反應，所以要排除水的干擾，需要做對比實驗。

實驗儀器和藥品：錐形瓶、玻璃導管、乳膠管、單孔橡膠塞、注射器（20 mL）2 支、鑷子、燒杯、量筒、玻璃棒、藥匙、大理石、稀鹽酸、氫氧化鈉固體、水。

實驗步驟：1.檢查裝置氣密性：用手握住錐形瓶，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置不漏氣。將注射器的針頭插入橡膠塞，然后把注射器的活塞拉至5 mL 處，若活塞基本恢復原位，說明注射器的氣密性良好。

2.制取并檢驗二氧化碳：連接裝置，將乳膠管與90 度玻璃彎管連接。用鑷子夾取幾塊大理石放入錐形瓶中，然后倒入適量稀鹽酸，鹽酸沒過大理石，錐形瓶口塞上帶導管的橡膠塞，將導管口插入裝有澄清石灰水的小燒杯中，有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁，說明生成的氣體是二氧化碳。

3.收集二氧化碳：將玻璃彎管取下，再將乳膠管和去掉針頭的注射器連接。由于注射器的活塞和器壁之間有摩擦，收集氣體時不能使活塞產生移動，所以在收集二氧化碳的過程中，應緩慢拉動注射器的活塞，使其盡量與產生氣體的速率保持一致，直到拉至15 mL 刻度處（如圖1）。

圖1

4.氫氧化鈉溶液配制：在燒杯中加入100 mL 的水，然后逐漸加入氫氧化鈉固體，邊加邊攪拌，直至其不能繼續溶解。氫氧化鈉溶于水會放出大量的熱，待其冷卻至室溫后才能使用。

5.用量筒量取5 mL 水和5 mL 氫氧化鈉溶液，分別倒入2 個小燒杯中，用收集了二氧化碳的2 支注射器分別從燒杯中吸取5 mL 水和5 mL 氫氧化鈉溶液（在對應的注射器上貼上A、B），振蕩，觀察現象（如圖2）。

圖2

實驗現象：A 注射器的活塞無明顯移動，B 注射器的活塞前進至9 mL 刻度處。

實驗結論：氫氧化鈉溶液與二氧化碳發生了反應。

實驗中發現的問題：二氧化碳既能溶于水，又能和水發生反應，這一性質在這個實驗中沒有體現出來，可能是因為氣體不純，也可能是因為反應物的量太少或產生的壓強差太小。

（二）實驗方案改進。

改進思路：針對上面出現的問題進行改進，需要選用質地較軟、體積較大的容器，瓶口要大一些，收集較純凈的二氧化碳；需要增加反應物的量或反應物的濃度。

實驗裝置的改進：用質地較軟的100 mL塑料瓶代替注射器，瓶口配上橡膠塞。

實驗步驟：1.檢查裝置的氣密性。

2.制取并收集二氧化碳：用鑷子夾幾塊大理石放入錐形瓶中，然后倒入適量稀鹽酸；錐形瓶口塞上帶導管的橡膠塞；將玻璃導管伸入塑料瓶的底部，便于排出空氣，收集純凈的二氧化碳。

3.檢驗二氧化碳：將燃著的木條放在塑料瓶口，若木條熄滅，則二氧化碳收集滿了。用同樣的方法再收集一瓶。因為兩瓶氣體都是無色的，所以分別在塑料瓶上貼上A、B（如圖3）。

4.分別向A、B 塑料瓶中加入35 mL 水和35 mL 的氫氧化鈉溶液，立即塞緊橡膠塞，振蕩，觀察現象。

實驗現象：B 塑料瓶比A 塑料瓶變得更癟（如圖4）。

實驗結論：氫氧化鈉溶液與二氧化碳發生了反應。

圖3

圖4

二、從有新物質生成的角度來證明

實驗原理：氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應生成碳酸鈉，碳酸鈉溶于水后形成無色透明溶液，故實驗沒有明顯現象。根據學過的知識，選能和碳酸鈉發生反應的物質，使其生成氣體或沉淀，從而判斷氫氧化鈉溶液與二氧化碳發生了反應。

實驗儀器和藥品：試管、試管架、稀鹽酸、B 塑料瓶中的液體。

實驗步驟：向試管中傾倒少量B 塑料瓶中的液體，然后加入稀鹽酸，觀察現象。

實驗現象：加入少量稀鹽酸無明顯現象，繼續加入稀鹽酸，有氣泡產生。

實驗分析：碳酸鈉與鹽酸反應會生成二氧化碳氣體。

實驗結論：氫氧化鈉溶液與二氧化碳發生了反應。

實驗說明：二氧化碳和水發生反應會生成碳酸，但在上面的實驗中，碳酸不與稀鹽酸反應，所以實驗過程中不需要做對比實驗。

實驗反思：對于無明顯現象的實驗，我們要想辦法去驗證反應的發生。在實驗的過程中，我們要善于發現問題，逐步改進，才能體會到學習化學的樂趣。