1.3 彩色喷泉法实验设计

该方案从圆底烧瓶内压强变小，水被吸入圆底烧瓶形成喷泉的实验结果说明NaOH溶液与CO2 发生反应。打开止水夹前如果摇得不充分，该实验反应速度慢，喷泉效果差、易失败。操作上也有点复杂。若要排除水对实验的干扰，也要将NaOH溶液换成等量的水进行对照实验，见图3。

1.4 瓶子变瘪法实验设计

该方案从矿泉水内压强变小，矿泉水瓶变瘪的实验结果说明NaOH溶液与CO2 发生反应，实验操作简单，实验现象明显。若要排除水对实验的干扰，也要将NaOH溶液换成等量的水进行对照实验，见图4。

1.5 U形管法实验设计

该方案从集气瓶内压强变小，左边的液面上升，右边液面下降的实验结果说明NaOH溶液与CO2 发生反应，实验操作简单，但反应速度仍较慢。若要排除水对实验的干扰，也要将NaOH溶液换成等量的水进行对照实验，见图5。

1.6 数据采集法探究实验设计

现在，部分教师利用教育信息技术对该实验进行改进，如夏琴[4] 、周文荣[5] 等同行应用手持技术，通过采集气体压强的变化曲线证明NaOH溶液与CO2 的反应，见图6。

该实验方案从量化的角度，通过压强数据曲线逐渐下降说明NaOH溶液与CO2 发生了反应。利用现代教育信息技术，以数字化的形式验证了NaOH溶液与CO2 发生了反应，但需要较多的先进实验设备，普通初中校尤其是广大农村初中校目前不具备这样条件。若要排除水对实验的干扰，也要将NaOH溶液换成等量的水进行对照实验。

2 NaOH固体与CO2 反应实验的创新设计

2.1 设计思路

仔细分析对比以上同行的不同改进方案，都是用NaOH溶液，从实验后压强变化方面验证NaOH溶液与CO2 发生反应，虽然许多方案为了排除水对实验的干扰也设计了将NaOH溶液换成等量的水来重做对照实验，但操作比较繁琐同时缺少从生成物的检验和反应前后能量变化方面提供能让学生感受到NaOH与CO2 发生了反应的事实证据，尤其是反应生成了水无法证明。

为解决以上已有实验方案中的不足，笔者设计一种直接用NaOH固体与CO2 反应的实验装置，没有水的参与，控制无关因素，不必用水再做对照实验，真正排除了水对实验的干扰，减少多次重复操作的麻烦。且能从可视化的角度观察到反应过程中水的生成，突破已有的改进方案中无法证明反应过程中生成水的不足，从证据推理的角度为验证NaOH固体与CO2 反应的发生提供有力的事实证据，培养学生在科学探究中的创新意识和证据意识等学科素养。

2.2 实验药品和仪器

经过研磨的NaOH粉末，装有CO2 的干燥矿泉水瓶（建议采用560mL容积，选择瓶底比较硬或比较厚的矿泉水瓶），装有20mL稀盐酸的注射器（50mL容积）。

2.3 实验步骤

（1）先将NaOH固体用研钵磨成粉末状，越细越好。

（2）用干燥矿泉水瓶收集一瓶CO2 。

（3）将2g左右的NaOH粉末倒入装有CO2 的矿泉水瓶中，立刻盖紧瓶盖，迅速上下振荡，观察现象。

（4）待矿泉水瓶变瘪后，将注射器插入矿泉水瓶盖中，再将20mL左右的稀盐酸注入矿泉水瓶，观察现象，见图7。

2.4 实验现象

（1）加入NaOH粉末，迅速上下振荡后，可观察到矿泉水瓶逐渐变瘪，半分钟左右变瘪程度明显，说明NaOH固体与CO2 发生了反应。

（2）矿泉水瓶逐渐变瘪的过程中还可观察矿泉水瓶内壁有水雾出现，部分未反应NaOH粉末形成糊状，说明NaOH固体与CO2 发生了反应且生成了水。

（3）用手接触摸矿泉水瓶外壁，感觉发烫，说明NaOH固体与CO2 反应放出大量的热。

（4）将稀盐酸注入矿泉水瓶中有气泡产生，变瘪的矿泉水瓶逐渐恢复原状，再次证明NaOH固体与CO2 发生了反应且生成了碳酸钠，见图8。

2.5 注意事项

（1）即使是使用瓶装的NaOH固体颗粒型药品，也要用研钵再一次的研磨成更细的粉末，NaOH固体磨得越细，接触面越大，实验效果越好。

（2）收集CO2 要选择瓶底比较硬或比较厚的矿泉水瓶，防止反应时放出热量把矿泉水瓶烧穿。

（3）加入NaOH粉末，振荡要迅速，减少反应时生成的水使未反应的NaOH粉末形成糊状结块，影响到反应时间和矿泉水瓶变瘪的程度。

（4）振荡矿泉水瓶时手要拿在瓶盖上，一定不要接触到瓶底，防止反应时放出的热量把手烫伤。

（5）注射器建议使用50mL容积的，不要用20mL容积，20mL容积的注射器针管太细，往矿泉水瓶注入稀盐酸速度太慢。

（6）稀盐酸要一次性的快速注入矿泉水瓶，防止生成CO2 气体使压强变大，影响到稀盐酸的加入，同时可吸收未反应的NaOH粉未溶于水而放出的热量。

2.6 实验创新点

（1）该创新设计实验操作简单，现象明显。实验既可用于教师演示也可学生进行分组实验，仪器、药品简单易得，操作简便，同时可随意移动，便于学生观察。

（2）该创新设计采用NaOH固体作反应物，没有水的参与，控制无关因素，完全排除了水对实验的干扰，同时避免对实验现象分析的干扰，且不必用水再做对照实验，减少多次重复操作的麻烦。

（3）该创新设计从反应过程中矿泉水瓶内壁水雾的出现，让学生从可视化的角度观察到水的生成，这是已有的改进方案中都无法体现的。

（4）该创新设计不仅从压强变化方面证明NaOH固体与CO2 发生了反应，还从生成物水和碳酸钠的角度以及反应后放出热量等方面证明了反应的发生，培养学生在科学探究中的创新意识和证据意识等学科素养。

（5）该创新设计教学性与趣味性共存，让学生在快乐中学习，在学习中感受到快乐。

参 考 文 献

[1] 人民教育出版社.义务教育教科书·化学九年级下册[M].北京：人民教育出版社,2018:6.

[2] 宋玉奎.从“无”到“有”——科学探究二氧化碳与氢氧化钠的反应[J].化学教与学,2010,(3):71-72.

[3] 陈立铭，李德前.基于量的角度设计“氢氧化钠溶液与二氧化碳反应”的实验[J].化学教育(中英文),2014,(12):50-51.

[4]夏琴，杨砚宁，毛明.利用紫甘蓝汁和pH传感器探究二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应[J].化学教学,2016,(10):39-41.

[5] 周文荣.“二氧化碳与氢氧化钠反应”的数字化实验设计[J].化学教学,2017,(10):58-63.返回搜狐，查看更多