验证二氧化碳与氢氧化钠反应专题.docx
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验证二氧化碳与氢氧化钠反应专题
验证二氧化碳与氢氧化钠反应专题
一、实验验证
方案一
学生1：
由于CO2与NaOH反应生成Na2CO3，我设计的方案是：
将CO2与NaOH反应，在反应后的溶液里滴加HCl，如果有气泡产生，证明CO2与NaOH发生了反应。
老师：
我有一个问题：
CO2也能与H2O反应生成H2CO3，同样含有CO32-，你怎么知道到底是Na2CO3中的CO32-与酸反应放出的CO2，还是H2CO3中的CO32-与酸反应放出的CO2？
怎么消除H2CO3的影响？
学生1：
先将反应后的溶液加热，使H2CO3分解，再滴加HCl。
老师根据学生的设计进行实验，方案一获得成功。
老师：
实验证明，有气泡产生，证明CO2与NaOH确实发生了反应，这位同学的设计获得了成功，但为了更加严谨，应将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明的确产生了二氧化碳。
学生1：
若向反应后的溶液中滴加氯化钙溶液或者氢氧化钙溶液产生沉淀，也能证明CO2与NaOH反应了。
老师：
对，一是我们可以证明反应物消失二是证明有新的物质生成，都能证明发生了反应。
方案二
学生2：
由于NaOH是碱性的，生成的是盐，应该是中性的，我设计的方案是在NaOH中滴几滴酚酞，这时酚酞显红色，再通入CO2，如果CO2能与NaOH反应，酚酞会褪色。
学生3：
我认为不行，因为Na2CO3显碱性，同样会使酚酞显红色。
老师演示方案二，酚酞没有褪色，方案失败。
老师：
虽然这位同学的设计没有获得成功，但他考虑到了用指示剂，这也是思考的一个途径，的确有一些反应可以用指示剂来检验， 如：
酸碱的中和反应。
方案三
学生4：
CO2与NaOH的反应，是气体被吸收进溶液的反应，气体减少了，会使气压减小，因此我设计的方案是：
在集气瓶中收集满CO2，迅速地倒入NaOH，用一个带有U型管的橡皮塞塞紧，如果U型管中的液面发生变化，证明CO2与NaOH发生了反应。
老师：
这位同学的物理学得很好，他从反应物和生成物的状态变化入手，注意到反应引起气压的变化，将化学和物理结合起来，想法很好，能不能达到预想的效果？
实验是最好的证明。
老师演示方案三，实验成功。
老师：
虽然现象明显，但是必须考虑到NaOH溶液中水的影响，所以应将瓶中的氢氧化钠溶液换成等体积的水，进行对照实验。
若对照组U行管内水面左侧上升的液面低于氢氧化钠溶液组，则证明CO2与NaOH发生了反应。
方案四
学生5：
我想到了我们曾经做过的一道题，用气球来做实验。
在一个瓶子里收集一瓶CO2，迅速倒入NaOH，然后用一个带有导管的塞子塞紧，导管的一端套上一个气球，我预计能看到气球鼓起。
老师：
这位同学很有心，联想到我们曾做过的题，如果能成功，是一个很有趣的设计。
演示方案四，成功。
老师：
虽然现象明显，但是必须考虑到NaOH溶液中水的影响，所以应将瓶中的氢氧化钠溶液换成等体积的水，进行对照实验。
若对照组气球小于氢氧化钠溶液组，则证明CO2与NaOH发生了反应。
方案五
学生6：
我设计的方案是：
在一个烧杯里放入NaOH溶液，用一个集气瓶收集满一试管CO2，倒扣在烧杯里，如果CO2能与NaOH反应，集气瓶里的气体减少，水会上升到试管里。
老师：
这位同学应用的原理与前两位同学一样，反应的现象和我们曾经做过的哪个实验相似？
学生：
测定空气中氧气的含量。
老师：
虽然现象明显，但为了严谨，依然要做水的对照实验，进行比较。
老师：
同学们设计出了一些实验，成功地证明了CO2与NaOH能反应，在同学们的设计中都用到了两种以上的化学仪器，能不能将实验装置简化，应用生活中的常见用品来完成实验？
方案六
学生7：
（迅速反应）用矿泉水瓶！
在矿泉水瓶中收集满CO2，迅速倒入NaOH，盖上瓶盖，矿泉水瓶会变瘪。
（老师演示方案六，现象明显）
老师：
同理，需要等体积水进行对照实验，使实验更严谨。
方案七
老师：
我设计的方案是在一个干燥的烧瓶里收集满CO2，迅速地倒入NaOH，用一个带有导管的橡皮塞塞紧，导管的中间用止水夹夹住，导管的下端伸入水中，打开止水夹，会有水上升到烧瓶里，形成美丽的景象。
（老师演示方案七，形成喷泉）
老师：
要证明CO2能与NaOH反应，主要是从哪些方面考虑的？
学生8：
从两个方面：
一个是从检验产物，一个是从反应物状态的变化引起气压的变化考虑的。
点评:
二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应由于实验现象不明显，应从检验生成物和反应物消失造成的气压变化两方面思考，设计实验进行探究，验证二氧化碳确实与氢氧化钠溶液发生了反应
方案八讨论
按下图所示，将二氧化碳气体通过带有多孔球（用来增大反应物的接触面积）的导管，或倒扣的漏斗，持续通入氢氧化钠溶液。
A.
B.
二、典型例题：
1.在科学拓展课中,甲同学向两个充满CO2气体的塑料瓶中分别加入NaOH溶液和Ca（OH）2溶液。
迅速盖紧瓶盖后充分振荡,结果发现两个塑料瓶都变瘪。
他认为据此实验现象。
可以判定NaOH和Ca（OH）2均能与CO2发生反应。
（1）乙同学认为上述判定方法还存在不严密之处。
他的理由是 。
（2）两同学根据B瓶中出现的浑浊现象,判定Ca（OH）2与CO2发生了反应,提出了可以从是否有其他物质生成的角度去判断。
那么,若要判定NaOH和CO2发生了反应,在排除了
（1）中的干扰因素后,接下来的方法是 。
解析：
1.
（1）二氧化碳能够溶于水并且能和水反应
（2）取A中适量液体于试管中,加入足量稀盐酸,观察是否产生气泡
（1）氢氧化钠和氢氧化钙溶液中都有水,塑料瓶中的二氧化碳气体能够溶于水并和水反应,使压强变小,导致塑料瓶变瘪,故上述判定方法还存在不严密之处。
（2）要判定NaOH和CO2发生了反应,可以从生成物碳酸钠入手,碳酸钠能与盐酸反应生成二氧化碳气体,故操作方法为:
取A中适量液体于试管中,加入足量稀盐酸,如果产生气泡,说明溶液中含有碳酸钠。
碳酸钠是由氢氧化钠和二氧化碳反应生成的,故进一步说明二氧化碳能和氢氧化钠反应。
2.某化学兴趣小组的同学用如图G6-3所示装置进行实验（装置气密性良好）,先关闭止水夹,将足量的氢氧化钠溶液滴入烧瓶中,充分吸收掉二氧化碳后,再打开止水夹。
（1）烧瓶中观察到的现象是 。
（2）根据上述现象能否得出“二氧化碳与氢氧化钠发生了反应”的结论?
,原因是 。
（3）实验结束后,烧瓶内液体的溶质组成可能是 。
解析：
2.
（1）澄清石灰水倒吸入烧瓶,烧瓶中溶液变浑浊
（2）不能 二氧化碳溶于水也会使烧瓶中压强变小,使石灰水倒吸入烧瓶,且二氧化碳也能使石灰水变浑浊
（3）氢氧化钠或氢氧化钠和碳酸钠或氢氧化钠和氢氧化钙
（1）将氢氧化钠溶液滴入二氧化碳中,氢氧化钠与二氧化碳反应,消耗了二氧化碳而使烧瓶中压强变小,澄清石灰水进入烧瓶,氢氧化钙溶液可与二氧化碳或碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀,所以烧瓶中的溶液变浑浊。
（2）仅凭
（1）中的现象不足以说明氢氧化钠和二氧化碳发生了反应,因为氢氧化钠溶液中的溶剂为水,二氧化碳溶于水也会使烧瓶中压强变小,且二氧化碳也能使澄清石灰水变浑浊,而产生
（1）中现象。
（3）根据二氧化碳、氢氧化钠和氢氧化钙的化学性质,以及加入的氢氧化钠溶液是足量的,可以判断在该溶液中溶质一定有氢氧化钠,可能存在的溶质为碳酸钠、氢氧化钙中的一种,注意碳酸钠和氢氧化钙不可能同时存在,因为碳酸钠可以和氢氧化钙发生反应生成碳酸钙和氢氧化钠。
3.多角度认识“二氧化碳与氢氧化钠溶液”的反应。
（1）从反应物角度
如上图所示,甲同学往集气瓶内注入氢氧化钠溶液,U形管右边液面 ,他认为二氧化碳和氢氧化钠发生反应。
乙同学认为还需将针筒内液体换成 （填物质名称）进行对比实验,才能说明二者发生反应。
二氧化碳和氢氧化钠反应的化学方程式为 。
（2）从生成物角度
①丙同学认为可用酚酞溶液验证二者发生反应,该方法 （填“可行”或“不可行”）,原因是 。
②丁同学建议,往反应后的溶液中滴加氯化钡溶液,观察到 ,该反应的化学方程式为 ,因此说明二氧化碳和氢氧化钠发生反应。
戊同学将氯化钡溶液换成不同类别的物质也能达到目的,该物质是 （填化学式）。
解析：
3.
（1）降低 水 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
（2）①不可行 氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液都呈碱性,都能使酚酞溶液变红色
②生成白色沉淀 Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl Ca（OH）2（或HCl,合理均可）
4.学习小组用如图G6-5所示装置探究CO2与NaOH溶液反应。
查阅资料水的沸点与气体压强有关,气体压强小,沸点低;气体压强大,沸点高。
实验探究实验步骤如下:
步骤①:
如图G6-5所示,锥形瓶A盛满CO2气体,锥形瓶B盛有96℃以上但未沸腾的热水,烧杯中加入同样温度的热水（起保持锥形瓶B中水温恒定的作用）。
步骤②:
取2支注射器,一支抽取20mL水,另一支抽取20mL浓NaOH溶液。
步骤③:
将注射器中20mL水注入锥形瓶A中,振荡后观察,锥形瓶B中的热水没有沸腾。
步骤④:
取下盛水的注射器,再将盛20mL浓NaOH溶液的注射器迅速连接到锥形瓶A上,注入该溶液并振荡,观察到明显的现象。
请回答下列问题。
（1）实验开始前,依图示连接好装置（锥形瓶A、B和烧杯均未盛装物质）,将一支空注射器连接到锥形瓶A上,并将其活塞缓慢向上拉,几秒钟后松手,观察活塞是否复位,这个操作的目的是 。
（2）步骤④锥形瓶B中产生的明显现象是 ;产生明显现象的原因是 。
解析：
4.
（1）检查装置气密性
（2）水沸腾 锥形瓶B中气压减小,水的沸点降低
[解析]
（2）氢氧化钠与锥形瓶A中的CO2气体反应,生成碳酸钠和水,使锥形瓶B中气压减小,水的沸点降低,故接近沸腾的水会开始沸腾。
5.化学反应往往伴随着一些现象发生,但CO2与NaOH溶液的反应没有明显的现象。
为了通过一些现象说明CO2与NaOH发生了反应,某班同学分组做了如下探究实验。
（1）第一组同学把一支收集有CO2的试管倒立在装有饱和NaOH溶液的烧杯中（如图G6-6）,看到试管内液面上升。
发生这种现象是因为试管内外产生了 。
（2）有同学质疑,认为上述实验设计没有排除二氧化碳溶解于氢氧化钠溶液的假设,并设计了如下两个实验装置,进行实验甲和乙。
分别向甲、乙两个瓶中注入少量等体积的两种溶液或液体,观察实验现象。
①实验甲中若观察到U形管左端液面 （填“升高”或“降低”）,则证明溶液中的氢氧化钠能与二氧化碳反应,反应的化学方程式是 。
②与以上实验相比,同学们认为实验甲更合理,因为它排除 对实验的干扰。
③实验乙中说明CO2能与Ca（OH）2反应的实验现象是 。
④下列实验现象中,一定能说明实验乙“CO2与NaOH发生了化学反应”的是 （填序号）。
a.U形管中红墨水左低右高
b.U形管中红墨水左高右低
c.U形管中红墨水液面没有发生改变
（3）现有下列信息:
乙醇中溶解度/g
NaOH（20℃）
17.3
Na2CO3（20℃）
<0.01
某同学向氢氧化钠的乙醇溶液中通入二氧化碳,可观察到 的现象,证明二氧化碳与氢氧化钠发生反应。
解析：
5.
（1）压强差
（2）①升高 2NaOH+CO2
Na2CO3+H2O ②水 ③Ca（OH）2溶液变浑浊 ④bc
（3）有白色沉淀析出
[解析]（3）20℃时,氢氧化钠在乙醇中的溶解度为17.3g,碳酸钠在乙醇中的溶解度<0.01g,由此可知氢氧化钠在乙醇中可溶,碳酸钠在乙醇中为沉淀,所以在乙醇中生成的碳酸钠不溶。
因此向氢氧化钠的乙醇溶液中通入二氧化碳,看到的现象是有白色沉淀生成。
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