過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)研究

呂宗學(xué)

摘 要：過氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)是高中化學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，需要設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)裝置，分別進(jìn)行二氧化碳的制取、二氧化碳與過氧化鈉的反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。本文主要對二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)用品、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：過氧化鈉；二氧化碳；實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)；現(xiàn)象

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：1992-7711（2016）10-045-01

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在掌握基本理論知識和實(shí)踐技能的基礎(chǔ)上，解決實(shí)際問題的一種重要手段，也是科學(xué)探究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因?yàn)槿魏蔚目茖W(xué)研究工作都離不開實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，當(dāng)然對于化學(xué)教學(xué)也是如此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要手段，對于化學(xué)知識的掌握起到了良好的促進(jìn)作用。過氧化鈉和二氧化鈉反應(yīng)生成氧氣和碳酸鈉是過氧化鈉的一個(gè)重要化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，但在實(shí)際的教材中只是講解了該反應(yīng)的方程式，對反應(yīng)的本質(zhì)并沒有進(jìn)行深入探討。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

高中化學(xué)課本中對于這一重要實(shí)驗(yàn)沒有進(jìn)行涉及，只是提供了一個(gè)化學(xué)方程式，學(xué)生對于該反應(yīng)的原理、反應(yīng)的裝置以及反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)等不能很好的了解，對于實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的問題不能很好把握。通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解氫氧化鈉與干燥二氧化碳、濕潤二氧化碳的反應(yīng)原理和反應(yīng)的不同產(chǎn)物；鍛煉學(xué)生的探究意識和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

二、相關(guān)反應(yīng)的原理

三、實(shí)驗(yàn)用品、試劑

藥匙、帶有分液漏斗、導(dǎo)管的橡皮塞，試劑瓶、火柴、燃燒匙、鑷子、棉花、燒瓶、石棉網(wǎng)、酒精燈、燒杯、支架、稀鹽酸（體積比大約為1：2）、濃硫酸、淡黃色過氧化鈉粉末、碳酸氫鈉粉末、大理石、堿石灰等。

四、實(shí)驗(yàn)裝置

五、實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)第一部分是過氧化鈉與干燥二氧化碳的反應(yīng)（圖一）；第二部分是過氧化鈉與濕潤二氧化碳的反應(yīng)（圖二）。

實(shí)驗(yàn)第一部分：過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)（干燥二氧化碳）如圖一，首先檢查好裝置的氣密性，用酒精燈對墊有石棉網(wǎng)的燒瓶進(jìn)行加熱，若裝置末端裝有清水的燒杯中有氣泡均勻冒出，則證明氣密性良好；在A中裝入大理石，在B中裝入稀鹽酸，在干燥管中裝入棉花包裹的過氧化鈉以及堿石灰，并將分液漏斗中加入鹽酸；實(shí)驗(yàn)開始時(shí)將分液漏斗的活塞緩緩打開，慢慢滴入稀鹽酸，待試劑瓶中出現(xiàn)氣泡時(shí)，觀察干燥管中物質(zhì)出現(xiàn)的顏色變化。

實(shí)驗(yàn)第二部分主要是驗(yàn)證過氧化鈉與濕潤二氧化碳的反應(yīng)，具體的實(shí)驗(yàn)流程是：首先檢查裝置的氣密性，證明裝置的氣密性良好后，直接進(jìn)行反應(yīng)，此部分省略了濃硫酸對二氧化碳干燥的裝置，讓過氧化鈉直接與濕潤的二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)行反應(yīng)原理二的驗(yàn)證。

六、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

圖一棉團(tuán)不一會燃燒說明過氧化鈉與干燥二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣，并且反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，棉團(tuán)達(dá)到著火點(diǎn)，并燃燒。反應(yīng)停止后可觀察到淡黃色過氧化鈉變?yōu)榘咨勰f明過氧化鈉與干燥二氧化碳發(fā)生了反應(yīng)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，淡黃色過氧化鈉通過發(fā)應(yīng)生成了白色的碳酸鈉。

圖二裝置干燥管中的棉團(tuán)燃燒，但是反應(yīng)的時(shí)間比較短；由淡黃色的過氧化鈉變?yōu)榘咨奶妓徕c；玻璃管的內(nèi)壁產(chǎn)生小水珠。說明濕潤二氧化碳與過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)2Na2O2+2CO2=4NaOH+O2；2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，產(chǎn)生水珠。

七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過過氧化鈉與干燥二氧化碳、濕潤二氧化碳的對比實(shí)驗(yàn)可知，過氧化鈉不僅能跟濕潤的二氧化碳反應(yīng)，而且能跟干燥的二氧化碳反應(yīng)。當(dāng)過氧化鈉與濕潤二氧化碳反應(yīng)時(shí)玻璃管內(nèi)壁產(chǎn)生水珠是因?yàn)槊迗F(tuán)燃燒產(chǎn)生水；當(dāng)過氧化鈉與干燥二氧化碳反應(yīng)時(shí)，棉團(tuán)燃燒也證明了過氧化鈉能夠與干燥的二氧化碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量是棉團(tuán)達(dá)到著火點(diǎn)，從而使棉團(tuán)燃燒。

八、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

本文通過設(shè)置對照組，分別研究過氧化鈉與干燥二氧化碳、濕潤二氧化碳在不同反應(yīng)條件下的反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)，了解了實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的步驟、結(jié)論等，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的裝置，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的目的；在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，使用干燥管來替換操作較為復(fù)雜的U型管裝置，簡化了實(shí)驗(yàn)操作流程；在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，開拓了學(xué)生的思維，通過對照進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握，彌補(bǔ)教材中實(shí)驗(yàn)介紹的不足，從而達(dá)到該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

結(jié)語

以往的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是教材上已有的，對實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的步驟、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)論都有了清晰地認(rèn)識，但是過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)只是基于一個(gè)化學(xué)方程式，需要教師和學(xué)生進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自主探究，并通過探究了解反應(yīng)的相關(guān)問題。在進(jìn)行化學(xué)教學(xué)時(shí)，應(yīng)在學(xué)生掌握基本的理論知識的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力。

[參考文獻(xiàn)]

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