通常情況下,將二氧化碳氣體直接通入裝有氫氧化鈉溶液的試管中,由於沒有明顯的外觀現象很難直接判斷二氧化碳氣體與氫氧化鈉溶液是否反應。因此,要判斷二氧化碳氣體確實能與氫氧化鈉溶液反應,可以採取如下兩種方法:
(1)檢驗產物:驗證通入二氧化碳氣體後的溶液中是否含有碳酸鈉,檢驗碳酸根離子是否存在。通常檢驗碳酸根離子的方法是:
方法1:取樣,加入稀鹽酸,並將產生的氣體通入澄清石灰水中,若澄清石灰水變渾濁,則證明溶液中存在碳酸根離子。
方法2:取樣,加入澄清石灰水,若產生白色沉澱,則證明溶液中存在碳酸根離子。
上述兩種方法也可以檢驗氫氧化鈉溶液是否變質。
(2)改進實驗裝置,通過一些明顯的實驗現象間接證明二氧化碳氣體能與氫氧化鈉反應(利用CO2氣體與氫氧化鈉溶液反應後氣體減少,壓強變小的原理)。如:
通過觀察形變的方法來驗證氫氧化鈉溶液與二氧提化碳的反應,需要排除二氧化碳溶於水產生的質疑,這樣才能使實驗更具有科學性。
例2在學習鹼的性質時,為了驗證溶液中的氫氧化鈉能與二氧化碳反應,老師做了下面兩個實驗。
實驗一:如圖甲,將一支充滿二氧化碳的試管倒扣在盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中,觀察試管中的液面變化情況。
實驗二:如圖乙,向兩個裝滿二氧化碳的同樣規格的集氣瓶中分別注入等量的氫氧化鈉溶液和蒸餾水,觀察U形管(裝有紅墨水)兩端液面的變化情況。
(1)實驗二中若觀察到U形管左端液面 (填「升高」或「降低」),則證明溶液中的氫氧化鈉能與二氧化碳反應。
(2)與實驗一相比,同學們認為實驗二更合理,因為實驗二能排除 對實驗的幹擾。
(解析)(1)CO2與NaOH反應,反應消耗了氣體,左側集氣瓶中壓強減小;CO2能溶於水且能與水反應,故右側集氣瓶內壓強也減小,但氣壓減小程度比左側小,從而導致U形管左端液面升高。
(2)實驗一中試管內液面上升,雖有明顯現象,但不能排除水的幹擾(二氧化碳能溶於水,也可與水反應);實驗二中通過U形管中出現了液面差,說明二氧化碳與氫氧化鈉發生了反應。
答案(1)升高(2)水
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