探究二氧化碳和氢氧化钠溶液是否发生了化学反应

李春紫

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是否发生了化学反应”为切入点，进行探究，以便在今后的教学过程中能提高学生分析问题、解决问题的能力，最终让学生能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沒有？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？本课题就对“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”进行探究。

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。

【原理一】利用气体压强差

方案一：实验装置如图1所示（锥形瓶内装满CO2，分液漏斗内装NaOH溶液）

1.实验步骤：打开瓶塞和活塞，使NaOH溶液快速滴入锥形瓶中，立即关闭活塞（漏斗中仍有溶液剩余）

2.实验现象：观察到U形管左侧的红墨水液面升高。

3实验.结论：CO2和NaOH发生了反应

4. 实验分析： U型管左侧液面升高，说明锥形瓶内气压减小，即CO2和NaOH发生了反应。化学方程式：2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

在学习 CO2的物理性质时，我们知道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”。为了增强说服力我设计了对比试验如下：

【对比实验】将方案一中的NaOH溶液换成蒸馏水进行实验：

1.实验步骤：打开瓶塞和活塞，使蒸馏水快速滴入锥形瓶中，立即关闭活塞（漏斗中仍有蒸馏水剩余，补充：加入蒸馏水的体积与NaOH 溶液相同）（图2）

2.现象：观察到U形管右侧的红墨水液面升高，振荡后U形管左侧的红墨水液面回流一小段。

3.结论：CO2和NaOH确实发生了反应

4.分析：该实验能证明CO2“能溶或与水发生反应”，但由此消耗的CO2量是很少的，所造成的压强差不足以使U形管左侧的红墨水液面升高。因此进一步验证了CO2和NaOH发生了反应。

方案二：实验装置如图3所示：

1.实验步骤：在锥形瓶收集一瓶 CO2，迅速倒入适量的NaOH 溶液，然后立即用一个带有导管的塞子塞紧瓶口，导管的一端扎上一个气球。

2.实验现象：气球鼓起

3.实验结论：CO2和NaOH发生了反应

4.实验分析：该实验的不足之处与方案一相同，也应该设计了一组对比实验来证明气球鼓起的主要原因是CO2和NaOH发生了反应，而不是CO2“能溶”于水造成的。

【原理二】探究生成物

方案三：将氯化钙溶液加入方案一实验后锥形瓶内的溶液中

1.实验步骤：取方案一实验后锥形瓶内的溶液适量，加入足量的CaCl2溶液；

2.实验现象：白色沉淀生成

3.实验结论：CO2和NaOH发生了反应

4.实验分析：该实验依然不严密，原因是生成的白色沉淀也可能是氯化钙与氢氧化钠反应生成的微溶物氢氧化钙 化学方程式：

CaCl2 +2NaOH=Ca（OH）2↓+ 2NaCl

方案四：将稀盐酸加入方案一实验后锥形瓶内的溶液中

1.实验步骤：取方案一实验后锥形瓶内的溶液适量，加入足量的稀盐酸；

2.实验现象：产生大量气泡

3.实验结论：CO2和NaOH发生了反应

4.分析：产生大量气泡的原因是CO2和NaOH反应生成的碳酸钠与稀盐酸发生反应，生成了CO2气体。该实验足以证明CO2和NaOH发生了反应，且比较严密。

今天通过设计实验证明二氧化碳和氢氧化钠溶液确实发生了反应”的探究中，我们更能体会到在初中化学教学中，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。

参考文献：

[1]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）

[2]洪兹田、陈女婷.初中化学实验创新设计的新视角： 实验教学与仪器，2015（2）

[3] 刘怀乐.对中学化学实验教学的实证探索和理性思考：化学教育，2004（9）

（作者单位：广西南宁沛鸿民族中学 530001）endprint