二氧化碳和氢氧化钠溶液反应的实验探究

摘 要：人教版义务教育教科书九年级化学下册第十单元第56页“碱的化学性质”中涉及二氧化碳和氢氧化钠溶液反应的描述，但因非金属氧化物二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫与氢氧化钠溶液反应现象不明显，且教材并没有设计实验证明二者真的能发生化学反应，因此学生在学习这一类反应时缺乏感性认识，较难理解和掌握。为此，以“二氧化碳和氢氧化钠溶液能不能反应”为切入点，引导学生进行自主探究，以提高学生分析问题、解决问题的能力，最终直观地理解二氧化碳和氢氧化钠溶液确实发生了化学反应。

关键词：二氧化碳；氢氧化钠；实验现象

众所周知，二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊，但二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应却无明显现象，那么二氧化碳与氢氧化钠溶液到底发生反应了没有？对于“本身能发生反应但无明显现象”的化学变化怎样进一步论证？本节课探究的课题就是：如何设计实验证明二氧化碳和氢氧化钠溶液确实发生了反应。

在课堂上我首先请学生阅读课本第56页“碱的化学性质”，对二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应做初步了解，然后我以“二氧化碳和氢氧化钠溶液能不能反应”为切入点，引导学生进行自主探究。我们做过许多化学实验，看过很多不同的实验现象，如：固体溶解，颜色变化，产生气泡，试管内液面上升、生成白色沉淀等。对于有明显现象的实验很容易判断反应是否已发生，但对于无明显现象的反应只能设计相关实验才能证明反应已发生，所以在学完很多物质的性质之后，要学会根据反应物、生成物的不同性质，反应物、生成物的状态变化等来设计实验方案。

如何设计实验证明CO2和NaOH溶液发生了反应？请同学们结合学过的相关实验认真思考并小组讨论提出实验方案。5分钟后，同学们分别描述了自己设计的实验，必要时可绘制实验装置图。下面对实验的设计以及探讨的课堂实录做一简单叙述。

师：大家同意他的说法吗？

生（全体）：鼓掌！

（老师根据学生的设计进行实验，方案1和方案4都获得了预期的现象）

师：在第六单元我们学过二氧化碳和水可反应生成弱酸——碳酸，碳酸中也含有CO32-，如何判断溶液中的CO32-是来自Na2CO3？若碳酸的存在能形成干扰，如何消除干扰？

生7：课本对碳酸做过介绍，H2CO3不稳定，常温时就可分解为CO2和H2O，受热时，分解速率更快。要消除H2CO3的影响，需先将反应后的溶液加热，使H2CO3分解，再滴加足量的稀盐酸即可。

生（全体）：鼓掌！

师：刚才这位同学分析得客观准确。但方案2和方案3还没有评价。

生8：方案2和方案3是利用压强的变化获得实验结论，具有科学性，在练习题中经常碰到这样的装置，应该能获得较理想的实验效果。

生9：在学习CO2的物理性质时，CO2“能溶”于水，若CO2不能与NaOH反应，只是溶于NaOH溶液中的水，也能出现“压差”！

生10：我同意生9的看法，方案2和方案3只能说明CO2“可能”与H2O反应，要增强说服力最好设计对比试验。将方案2和方案3的实验装置准备两套，液体试剂分别为水和NaOH溶液，通过气球膨胀的程度不同以及试管内倒流液面的高低不同充分说明CO2能与NaOH反应。

生11：对以上说法我补充一点，两液体试剂水、NaOH溶液的体积要相同，因为气体溶解度和溶剂体积有关。

师：他们的分析有没有道理？大家认同吗？

生（全体）：认同！

师：非常精彩的“唇枪舌战”！下面我们进行实验。

（老师根据学生的设计及讨论进行实验，方案2和方案3的对比实验都获得了预期的现象）

师：同学们的设计都成功地证明了CO2能与NaOH反应，设计都各具特色，那么要完成该实验设计主要是从哪些方面考虑的？

生12：一般从两个方面考虑：一个是检验反应前某些物质或离子的“消失”，另一个是检验反应后出现了新的物质或离子。

生13：还有一个是从反应前后由于物质状态的变化引起气压的变化考虑的。

师：总结得很好！请其他同学展示你的实验设计。

生14：我是依据反应前后压强变化来设计实验的，具体过程为：先在集气瓶中收集满CO2，然后迅速地倒入NaOH溶液，用一个带有U型管的橡皮塞塞緊，如果U型管中的液面发生变化，证明CO2与NaOH发生了反应（图5）。

生15：我的设计非常简单，用矿泉水瓶做实验（图6）。先在矿泉水瓶中收集满CO2，然后迅速倒入NaOH，盖上瓶盖，充分振荡，由矿泉水瓶变瘪证明CO2与NaOH发生了反应。

师：能利用生活用品做化学实验，设计出装置简单、现象明显的实验方案，真棒！下面我们再一次聚焦方案4。通过检测CO2通入NaOH溶液后出现新离子CO32-进而证明CO2与NaOH溶液可以发生化学反应，那么能否借助其他途径检验CO32-？

生16：一般检验碳酸根离子的试剂既可以是盐酸等酸，也可以是CaCl2等盐，所以方案4中也可以向少量变化后的溶液中滴加适量的CaCl2溶液，如果有沉淀产生，证明CO2与NaOH发生了

反应。

生17：也可以将CaCl2溶液替换为Ca（OH）2溶液。

生18：CaCl2溶液可以替换为Ca（NO3）2溶液、BaCl2溶液、Ba（NO3）2溶液等，不能替换为Ca（OH）2溶液，因为CO2与Ca（OH）2溶液也可以生成白色沉淀。

师：分析得很全面，此处确实不宜用Ca（OH）2溶液，原因是若CO2没有与NaOH发生反应，但可以溶解在NaOH溶液中，所以加入Ca（OH）2溶液时，即便出现白色沉淀，也不能完全肯定溶液中存在CO32-。

师：正因为CO2与NaOH溶液反应无现象，所以验证CO2与NaOH溶液能发生化学反应的实验设计在中考题中频频出现。通过今天的探究讨论，我相信每一位同学都有自己的所得所获，书中还有很多的实验都是没有明显现象的，我们在平时的学习中可以继续进行探究。

在初中化学教学中，充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征，挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能，对于培养和提高学生的科学探究能力具有重要的意义。化学教师要注重在教学中挖掘典型实验，为学生开展探究实验提出要求和创造条件，引导学生开展探究实验，从而实现学习观念和方式的转变。

参考文献：

薄祥国.浅谈化学实验在探究学习中的作用.中学生数理化：学研版，2011（10）.

注：本文是作者参加2013年兰州市教师“个人课题”阶段性研究成果材料。

作者简介：李琼（1980.02—），男，学历：本科，就职学校：甘肃省兰州树人中学，研究方向：中学化学教学。