基于洗瓶的泡腾片探究实验

基于洗瓶的泡腾片探究实验
摘要利用洗瓶为基本仪器完成对泡腾片中NaHCO 3的含量的探究，用该方法还可以测定CO 2的摩尔质量。

关键词泡腾片碳酸氢钠摩尔质量探究实验
泡腾片是指含有泡腾崩解剂，遇水会产生大量二氧化碳而迅速溶解呈泡腾状的片剂。

泡腾片药物起效迅速，生物利用度高，携带方便且成本低。

泡腾崩解剂包括的酸源和碱源是泡腾片特殊化学变化的主要源泉，酸源有柠檬酸、酒石酸等可食用有机酸，碱源有碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙等。

利用泡腾片设计的化学实验，生活气息浓厚，现象明显，不仅可以用作课堂演示，还可以作为科学探究的素材。

我们在参考美国《化学教育》的一则探究实验基础上，利用洗瓶为基本仪
器完成对泡腾片中NaHCO 3的含量的探究，以及测定CO 2的摩尔质量。

1 实验原理
1.1 测定泡腾片中NaHCO 3含量原理
泡腾片遇水后，柠檬酸和NaHCO 3就会发生反应：
3NaHCO 3+H 3C 6H 5O 7=Na 3C 6H 5O 7+ 3H 2O+3CO 2↑(1)
由于柠檬酸的量可能不足，所以要测量 NaHCO 3在混合物中的含量，还需要加入盐酸使得NaHCO 3充分反应：
NaHCO 3+HCl=NaCl+H 2O+CO 2↑(2)
通过测定产生的CO 2的质量，根据NaHCO 3和CO 2的比例关系，
即可确定NaHCO 3在泡腾片中的含量。

1.2 CO 2摩尔质量测定原理
根据理想气体方程可知：
pV=mMRT (3)
把 m 和 V 移到方程左边，设密度为 d(g/L) ，则有方程：
mV=pMRT=d (4)
M=dRTp (5)
在方程(5)中
p ： p (瓶内)= p (CO 2)= p (大气压)
d ：通过测量CO 2的质量和体积来求得其密度。

2 实验仪器和药品
仪器：电子天平、磁力搅拌器、500 mL洗瓶、空胶囊、试管、锥形瓶、烧杯、100 mL量筒、 10 mL量筒
药品：蒸馏水、4 mol•L-1盐酸、泡腾片
3 实验步骤
（1）校准电子天平，称量并记录一个空胶囊的质量 m 1。

（2）在胶囊里尽可能地装满泡腾片粉末，称量并记录总质量 m 2。

（3）计算泡腾片粉末的质量为 m 3=（ m 2- m 1）。

（4）准备1只小试管，放1枚小型磁力搅拌子（在反应过程中加快反应速率），向其中加入约 7 mL 4 mol•L-1的盐酸（保证过量），再把胶囊放到该试管里。

（5）准备1个500 mL的洗瓶并装满水，在管口处涂一层凡士林。

(说明：6到9步要迅速在胶囊溶解前完成)
（6）由于装有溶液的试管无法在电子天平上直接称量，所以可在电子天平上放1个锥形瓶，去皮，把试管放锥形瓶中，再称量其质量 m 4（胶囊质量+试管质量+盐酸质量+搅拌子质量）。

（7）把小试管用细线系住垂直放进洗瓶里（注意防止洗瓶内的水浸到试管中，如果不小心渗入，就需要重新进行实验），用一个烧杯接从洗瓶里流出的2~5 mL水——这不是实验需要的，所以应该标明。

（8）把洗瓶放在磁力搅拌器上，但开始时候不要搅拌，否则会有多余的水从洗瓶中冲出。

磁力搅拌器到反应快结束时再开启。

（9）盖紧洗瓶的盖子，防止因气体泄露而导致洗瓶内压强的改变。

（这时洗瓶内也会有水流出，和第七步中流出的水一样不是实验需要收集的，要用第七步中的烧杯接流出的水。

）
（10）当以上步骤完成后，等待胶囊全部溶解，泡腾片粉末开始与盐酸作用发生反应。

此时需要换一个量筒，接取洗瓶管内流出的水，以作记录之用。

（11）当反应接近完成时，打开搅拌器进行高速搅拌，直至洗瓶内没有水流出。

（12）反应结束后，小心地打开洗瓶的盖子（防止有水流出）。

（13）将洗瓶内的试管拿出，用干毛巾将试管外表的水擦干净。

（14）再将第六步中使用过的锥形瓶放在天平上，去零，把反应完成后的试管放在锥形瓶里，称其质量 m 5。

计算 m 6=（ m 5- m 4），即为产生CO 2的质量。

（15）用100 mL的量筒量取收集水的体积 V 。

（16）再重复以上步骤五次。

4 实验结果
室内温度为11.2℃，大气压为101.28× 10 3 kPa
5 实验注意
（1）由于制作工艺，不同泡腾片中NaHCO 3含量不同，所以存在显著差异再所难免。

（2）实验中发现使用洗瓶质地如果比较软，则容易遭受外界大气压影响。

所以建议挑选合适的洗瓶才能正常开展实验。

6 应用建议
（1）该实验适用于“气体摩尔体积”教学时参考，也可以在学完“钠的化合物”时使用。

（2）本实验所得结果还可以用于命题素材。

（3）该实验还可以应用手持技术中的CO 2传感器和压强传感器进行检测探究，以拓展定量实验的应用性和研究性［5］。

参考文献
［1］Frazier Nyasulu,Shadrick Paris,Rebecca Barlag．Journal of Chemical Education，2009, 86（7）：842-844
［2］Mary E Harris，Barbara Walker．Journal of Chemical Education，2003，80（12）：1416
［3］/as/student_experiment.html
［4］Sarquis A M Woodward L M．Journal of Chemical Education，1999，76（3）：385-386
［5］张凤，陈凯，王路路等．教学月刊（中学版）,2010，（8）：60-62。