用DIS实验探究NaOH与CO2的反应

江苏省南通市虹桥二中(226006) 陈继清

1 研究背景

人教版9年级化学第10单元探究碱的化学性质中，对于NaOH与CO2的反应,教材没有介绍相应的探究方法，书本中要求学生通过回忆检验CO2的反应来推导NaOH与CO2的反应，并直接书写化学反应方程式。检验CO2时，将CO2气体通入澄清石灰水中会出现浑浊现象，而将CO2气体通入氢氧化钠溶液中却无明显现象，这让学生在判断NaOH与CO2是否能够发生反应时产生了困惑。针对这种情况，一般初中化学教师常用如图1所示的装置来进行NaOH与CO2反应的探究。

图1 常见的NaOH与CO2反应实验装置

还有的教师用趣味实验——“鸡蛋穿瓶”，来探究NaOH与CO2的反应，实验装置如图2所示。

图2 “鸡蛋穿瓶”实验装

用以上实验装置探究NaOH与CO2的反应，还需做对比实验来排除水的干扰，或用稀盐酸验证反应后的产物，来确证NaOH与CO2发生了反应。以上实验演示起来比较繁琐，有的实验甚至很难做成功。笔者通过自制实验装置，利用现今较流行、实用的DIS实验来探究NaOH与CO2的反应，效果较好。

2 实验仪器及药品

数字化信息系统(含压强传感器、数据采集器、笔记本电脑等)、细口瓶(集满 CO2气体)1个、注射器2个、三角阀1个、医用细塑料管若干、单孔橡皮塞1个、氢氧化钠溶液50 mL、水50 mL。

3 实验装置

实验装置如图3所示。

图3 实验装置图

4 实验步骤

(1)如图3所示，关闭阀门K1和K2，在注射器1和注射器2中分别注入50 mL水和氢氧化钠溶液，连接好仪器装置。

(2)打开数字化信息系统操作界面，先点击“示波”，再点击“开始”， 此时压强传感器测量到的是瓶内CO2气体的压强。

(3)打开K1，向瓶内注入50 mL水后，关闭K1。充分振荡细口瓶，观察波形图。

(4)打开K2，向瓶内注入50 mL氢氢化钠溶液后，关闭K2。充分振荡细口瓶，观察波形图。

5 实验结果

实验结果如图4所示。

图4 实验结果图

6 实验分析

图4中，曲线起点至a点反映的是瓶内原始气压。a点至b点曲线上升，是由于注入了50 mL水对瓶内气体形成挤压，从而使压强增大。b点至c点，曲线下滑，是由于水吸收了少部分CO2气体，导致瓶内压强减小。 c点至d点曲线又上升，是由于注入了氢氧化钠溶液对瓶内气体形成挤压，从而使压强增大。d点至e点，曲线下滑幅度很大，是由于氢氧化钠溶液快速与瓶内大量CO2气体发生反应，导致瓶内压强迅速减小。曲线de段与曲线bc段形成鲜明对比，说明NaOH溶液与CO2发生了反应。

7 实验意义

通过DIS实验能定量、直观地探究NaOH与CO2的反应，使学生有深刻的感性认识。数字化实验将一些传统实验中“无明显现象”的化学反应以数字化形式呈现出来，使实验结果更加精确。同时通过对实验结果波形图的分析讨论，可以培养学生分析处理实验数据的能力。化学教师在教学中结合具体情况设计开展DIS实验，能够在传统化学实验教学中起到很好的辅助作用。