堿與非金屬氧化物反應的研究是一項重要的課題。某興趣小組同學以“探究CO
2與NaOH溶液的反應”為主題開展項目式學習。興趣小組同學將CO
2通入NaOH溶液中,發(fā)現(xiàn)無明顯現(xiàn)象,為了證明該反應發(fā)生了,他們設(shè)計了如下探究實驗:
【任務一】
(1)通過做對比實驗證明CO
2與NaOH溶液反應:小明取一充滿CO
2的礦泉水瓶,加入一定量的水,立即擰緊瓶蓋,振蕩,發(fā)現(xiàn)瓶子變癟。小明另取一相同大小的充滿CO
2的礦泉水瓶,向其中加入與水等體積的NaOH溶液,立即擰緊瓶蓋,振蕩,得到溶液A,此時觀察到的現(xiàn)象是
加入NaOH溶液的礦泉水瓶比加入水的礦泉水瓶更癟
加入NaOH溶液的礦泉水瓶比加入水的礦泉水瓶更癟
。
【任務二】
(2)檢驗CO
2與NaOH溶液反應的產(chǎn)物,小紅取任務一所得溶液A少許,向其中滴加足量的稀鹽酸,觀察到有氣泡產(chǎn)生。
【任務三】改進實驗繼續(xù)探究,小組同學設(shè)計如圖實驗。(裝置已連接好,氣密性良好,止水夾a和b已關(guān)閉,部分儀器已略去)
【查閱資料】①CO
2與乙醇不反應,本實驗條件下CO
2在乙醇中的溶解忽略不計。
②常溫下NaOH易溶于乙醇,Na
2CO
3微溶于乙醇。
(3)把注射器Ⅰ中氫氧化鈉的乙醇溶液注入充滿CO
2的三口燒瓶中,輕輕振蕩,觀察到的現(xiàn)象是
產(chǎn)生白色沉淀,氣球膨脹
產(chǎn)生白色沉淀,氣球膨脹
。
(4)把導管d移出石灰水,打開止水夾a、b,再從導管c端往三口燒瓶中鼓入N
2,目的是
排盡裝置內(nèi)未充分反應的二氧化碳
排盡裝置內(nèi)未充分反應的二氧化碳
,過了一段時間后,先把導管d放入澄清石灰水中,接著關(guān)閉止水夾a,再把注射器Ⅱ中的稀鹽酸注入三口燒瓶內(nèi),觀察到三口燒瓶中產(chǎn)生氣泡,氣球變癟,還觀察到
燒杯中的澄清石灰水變渾濁
燒杯中的澄清石灰水變渾濁
(填現(xiàn)象),從生成物角度驗證了CO
2與NaOH溶液發(fā)生了反應。
【任務四】拓展延伸:探究溶液的pH和溫度變化:興趣小組將CO
2持續(xù)通入一定濃度一定量的NaOH溶液中,用數(shù)字化實驗技術(shù)測定反應過程中溶液的pH和溫度變化,結(jié)果如圖甲、圖乙所示。
【查閱資料】
(5)本實驗條件下,Na
2CO
3溶液和NaHCO
3溶液的pH分別約為11.0和8.5。圖甲中,AB段發(fā)生反應的化學方程式為
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
。
(6)圖乙中,DE段溫度變化的原因是
二氧化碳與氫氧化鈉反應放熱
二氧化碳與氫氧化鈉反應放熱
。
【反思感悟】
(7)實驗從CO
2減少、NaOH減少、Na
2CO
3生成等物質(zhì)的變化,以及
pH或溫度
pH或溫度
變化等視角多維度探究CO
2與NaOH發(fā)生了反應,對于現(xiàn)象不明顯的化學反應,可以通過現(xiàn)代技術(shù)手段進行數(shù)據(jù)測定,實現(xiàn)反應過程的“可視化”。