尝试用干冰来测定二氧化碳在氢氧化钠溶液中的吸收率

尝试用干冰来测定二氧化碳在氢氧化钠溶液中的吸收率一、 问题的提出2011版义务教育化学课程标准中明确指出，化学课堂教学改革的实践，要求教师提高教学反思能力，教师要对所设计的各种学习活动要有意识地进行分析，及时发现问题、总结经验。在教学中我们通常让学生回答这样的问题：“吸收一氧化碳混合气体中混有的二氧化碳气体，要用什么溶液？”答案是：氢氧化钠浓溶液。那么氢氧化钠浓溶液的浓度到底要多少呢？对氢氧化钠浓溶液的体积是否也有要求呢？气体的流速又有怎样的要求呢？在吸收二氧化碳气体时，通过怎样的方法可以增大吸收效率呢？带着这样的问题，笔者利用干冰分别放在溶质质量分数为10%氢氧化钠溶液15mL，和溶质质量分数为20%的氢氧化钠溶液20mL中，依据气体从溶液中逸出的体积，来测定2种氢氧化钠溶液对二氧化碳的吸收率。通过吸收率来证明，氢氧化钠溶液能否完全吸收二氧化碳气体。二、 实验设计和步骤、实验数据及误差分析实验用品干冰若干、溶质质量分数分别为10%和20%的氢氧化钠溶液、500mL的量筒、100mL的量筒、25mL的量筒、带导管的试管、水槽、镊子、电子天平。实验要求及实验装置所用干冰的纯度标号为99.99%，其气化时可以看作纯的二氧化碳。另外体积较大的干冰，在溶液中产生气泡的速率和体积都比较大，为了让干冰在过量的氢氧化钠溶液中产生气泡的速率和大小，和二氧化碳气体从导管中鼓出的气泡大小和速率相似，每次实验时，干冰的质量都控制小于1.50g。［实验装置如下图1和图2］实验步骤［实验1］先用量筒量取20mL的溶质质量分数为15%的氢氧化钠溶液，倒入试管中，再用电子天平称取一定质量的干冰，及时加入到该氢氧化钠溶液中，立即连接好胶塞，立即用量筒进行排水法收集逸出的气体，收集气体时不停振荡试管，当不再产生气泡并等水雾完全消失时，读取体积并记录数据，这样反复做3次，取平均值。记录数据如下表1。［实验2］和实验1相同的方法，用量筒量取20mL，溶质质量分数为15%的氢氧化钠溶液，倒入试管中，并称取一定质量的干冰，放在试管中，及时连接好胶塞，立即用量筒进行排水法收集逸出的气体，收集气体时不振荡试管，当不再产生气泡且水雾完全消失时，读取体积并记录数据，这样反复做3次，取平均值，记录数据如下表2。［实验3］和实验2相同的方法，用量筒量取20mL，溶质质量分数为20%的氢氧化钠溶液，倒入试管中，并称取一定质量的干冰，放在试管中，及时连接好胶塞，立即用量筒进行排水法收集逸出的气体，收集气体时不振荡试管，当不再产生气泡且水雾完全消失时，读取体积并记录数据，这样反复做3次，取平均值，记录数据如下表3。［实验4］和实验1采取的方法相同，所用的试剂也相同，不同的是，所称取的干冰质量更少，在收集气体时不停地振荡试管，同样反复做3次实验，取平均值，记录数据如下表4。数据分析通过表1和表2中的数据对比，可以得知，收集气体时，不停地振荡试管有利于气体的吸收。另外通过表2和表3中的数据对比，我们也能得出，氢氧化钠溶液浓度较大时，有利于气体的吸收。通过表1和表4的实验数据对比，当干冰的体积较小时，在通过振荡试管的方法，可以获得较高的吸收率。这是因为当体积较大的干冰在氢氧化钠溶液中地气化时，产生的气体体积较大、速率较快，导致氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的效率降低。通过表4的数据，我们可以得知：二氧化碳在20mL，溶质质量分数为20%的氢氧化钠溶液中，在振荡试管的条件下，最大吸收率为81.6%，平均吸收率为78.8%。通过以上的实验数据，我们可以得知，在吸收二氧化碳时，振荡试管可以大大提高氢氧化钠溶液的吸收效率。另外，减少干冰的质量，即减少二氧化碳逸出速率和降低气泡的体积，也同样可以提高二氧化碳的吸收效率。5.实验误差分析在实验中，我们通过二氧化碳气体的逸出率，来计算气体的吸收率，这样的实验有一定的误差，主要有以下几个方面，已称量好的干冰在放入试管的过程中，以及在旋紧橡皮塞的过程中，已有部分干冰升华变成气体，还有本次实验用排水法收集的气体，有部分气体溶解到水中等等。这样会导致实验中气体的逸出率偏低，在氢氧化钠溶液中的吸收率就会偏高。三、实验总结和思考在实验教学中，想要做到把气体通入氢氧化钠溶液的方法，来完