过氧化钠与二氧化碳的实验探究

过氧化钠与二氧化碳的实验探究

一．探究冲动

现行高中化学教材第一册第二章“钠的化合物”一节中，讲到过氧化钠与二

氧化碳起反应，生成碳酸钠和氧气，化学方程式如下：2Na

2O

2

+2CO

2

=2Na

2

CO

3

+ O

2

。

这是本节教学中的难点，通常情况下，干燥的固体与气体是很难在无须任何条件的情况下直接反应的，从方程式中同学们看到生成了氧气，但教材中并没有给出

演示实验，同学们容易错误的认为干燥的CO

2气体与Na

2

O

2

固体粉末是很容易就直

接反应的。其实这个反应必须要在潮湿的环境下，借助水的作用，在这个问题上

仅凭教师的讲解没有说服力，所以可以让同学们自己设计方案对CO

2与Na

2

O

2

反应

时的环境进行探究，看看CO

2与Na

2

O

2

反应的真正原理何在。

二．思维的火花

在强烈的探究欲望指引下，同学们想到许多方法去实现干燥CO

2与Na

2

O

2

固体

粉末反应，潮湿CO

2与Na

2

O

2

固体粉末反应的对比。

如：通过实验室制法即大理石与稀酸反应制得的CO

2

气体虽然本身是带有少

量H

2

O，但为了实验效果更加明显，可不可以让它通过某些溶液带出更多的水？

要想获得尽量干燥的CO

2

气体，应选用什么干燥剂、干燥仪器是否须要重复干燥？

不同环境下的CO

2与Na

2

O

2

是否反应？用什么方法检验既灵敏又准确等的问题，同

学们通过反复的实验、对比，最终从以下三个方面设计出一套比较合理的探究方案。

三．实验设计

根据以上三个主要的疑惑，请同学们分为三组，分别解决以下三个方面的问题。

（一）设计思路

设计思路一：如何制得潮湿的CO

2

初中教材中，CO

2的实验室制法一般选用大理石和稀盐酸为原料，制出的CO

2

气体中含少量HCl 、水蒸气杂质，所以可选用饱和NaHCO

3

溶液，一方面出去HCl

杂质，另一方面可得潮湿的CO

2

。

设计思路二：如何制得尽量干燥的CO

2

CO

2

为非还原性的酸性气体，一般可选用酸性或中性干燥剂对其干燥，为尽量

干燥CO

2，也可采取重复干燥并用无水 C uSO

4

检验是否干燥彻底。

设计思路三：设计如何让这两种情况下的CO

2与Na

2

O

2

是否反应得以验证

在Na

2O

2

与H

2

O反应的演示实验中，当我们用胶头滴管向一小团包有少量

Na

2O

2

粉末的棉花滴水时，利用这一反应生成O

2

放热棉花迅速燃烧起来。我们

正好可将这一检验

少量O

2是否生成的方法迁移到Na

2

O

2

固体与CO

2

气体是否直接反应生成O

2

的实验

验证中。为保证实验的安全及防止空气的干扰，选用密闭锥形瓶并用一玻璃直导管与外界大气相通以平衡内外压强。

（二）实验装置图及仪器,药品等

仪器：分液漏斗、锥形瓶、集气瓶、双孔橡皮塞、直形玻璃管、各种玻璃导管

药品：大理石、稀盐酸、饱和NaHCO

3溶液、浓H

2

SO

4

、无水 C uSO

4

粉末、Na

2

O

2

粉末、脱脂棉花少许

四. 实验探究过程

请同学们将分组设计的装置组合在一起，记录观察现象，得出相应的结论

实验装置

实验步骤

实验现象

结论

潮湿CO

2与Na

2

O

2

反应的情况

1．实验室制气体CO

2

2．将CO

2通入饱和NaHCO

3

溶液除杂

3．将潮湿CO

2的通入锥形瓶中与用棉花包好的Na

2

O

2

粉末接触

伴随着饱和NaHCO

3溶液中出现明显气泡一段时间后，包有Na

2

O

2

粉末的棉花燃烧

起来

Na

2O

2

粉末可与潮湿的CO

2

反应

干燥CO

2与Na

2

O

2

反应的情况

1．实验室制气体CO

2

2．同如浓H

2SO

4

溶液中干燥一段时间直到无水 C uSO

4

粉末不变色

3．将CO

2干燥彻底后的通入锥形瓶中与用棉花包好的Na

2

O

2

粉末接触

当无水C uSO

4粉末不变色，而其后的浓H

2

SO

4

中出现明显气泡一段时间后，包

有Na

2O

2

粉末的棉花无任何现象

Na

2O

2

粉末不与干燥的CO

2

反应

五.实验结论

六．实验感悟

七．实验拓展

“二氧化碳是否在有水存在时才能与过氧化钠反应?”这个问题实验室里可通过以下实验加以证明：

(1)按图装置，在干燥的试管Ⅲ中装入Na

2O

2

后，在通入CO

2

之前，应事先用

弹簧夹(K

1、K

2

)夹持好，目的何在? 。

(2)试管I内的试剂X应该是，打开弹簧夹K

1、K

2

，加热

试管Ⅲ约5分钟后，将带火星的小木条插入试管Ⅱ的液面上，可观察到带火星的