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噴泉實驗---氫氧化鈉吸收二氧化碳氣體
by yangsp, 2011-05-26 20:19:25, 人氣(27683)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:黃玉菁  E424006


噴泉實驗---氫氧化鈉吸收二氧化碳氣體

簡介

原本燒瓶中充滿二氧化碳氣體,加入氫氧化鈉溶液並搖晃後,因為氫氧化鈉會和二氧化碳反應,二氧化碳消耗後,燒瓶內的壓力減少。造成水沿著玻璃管上升,如噴泉般噴出於燒瓶中,而且會變成粉紅色,猶如一個粉紅色噴泉。

示範步驟

1. 利用二氧化碳製造裝置製造並收集二氧化碳,裝置內加入碳酸鈣粉末或數粒大理石,滴加稀鹽酸,收集產生的二氧化碳,如圖一所示。
2. 用點燃的火柴,檢驗二氧化碳是否充滿圓底燒瓶。如果二氧化碳充滿燒瓶,點燃的火柴接近瓶口時,火柴會熄滅,如圖二所示。
3. 待確定二氧化碳已收集完畢,迅速倒入20mL的氫氧化鈉溶液,用插好一吸量管(不含吸球但接一橡皮管,橡皮管上用一節氣流夾住)的軟木塞緊塞住,搖晃約20下後,倒置於鐵架的鐵環上,如圖三所示。
4. 在鐵環下置一大燒杯,並裝滿水,滴加幾滴酚太,如圖四所示。
5. 先將橡皮管放入燒杯的水中,再將節氣流打開,觀察有何現象發生?如圖五所示。

圖一

圖二

圖三

圖四

圖五


溶液和器材

1.
二氧化碳製造裝置一組。
2.
碳酸鈣粉末若干。
3.
6 M 鹽酸:取 30 mL 的濃鹽酸用水稀釋至60mL。
4.
500 mL 圓底燒瓶。
5.
火柴一盒。
6.
酚太一瓶。
7.
含鐵環之鐵架一組。
8.
軟木塞一個(中間有一個孔)。
9.
橡皮管。
10.
吸量管一支(底容量約 5 或 10 mL)。
11.
氫氧化鈉溶液:取約 5 g 氫氧化鈉溶解在 20 mL 蒸餾水中。

原理和概念

1. 氫氧化鈉與二氧化碳反應式為: 
         NaOH(aq) + CO2(g) → NaHCO3(aq)
         NaHCO3(aq) + NaOH(aq) → Na2CO3(aq) + H2O(l)
2. 燒杯內的水之所以沿著橡皮管上升,是因為圓底燒瓶內的二氧化碳被消耗掉,造成壓力減少,而且比外界大氣壓為低,故燒杯內的水會被迫上升。
3. 燒杯中的水噴到燒瓶中後,因為燒瓶中有過多的氫氧化鈉溶液,酚太遇鹼會變粉紅色,所以燒瓶中的水是粉紅色的。

教學提示

1. 指示劑可改用其他的指示劑,例如酚紅或是石蕊試液,會呈現不同顏色。
2. 收集二氧化碳時,剛開始產生的部份,不要收集,因為裡面混有許多空氣。
3. 收集二氧化碳時,燒瓶應該要保持直立,讓二氧化碳由下而上充滿整個圓底燒瓶。若收集時燒瓶是傾斜的,則二氧化碳無法充滿整個圓底燒瓶。

問題和參考答案

1. 請問氫氧化鈉和二氧化碳作用的反應式?
答:          NaOH(aq) + CO2(g) → NaHCO3(aq)
         NaHCO3(aq) + NaOH(aq) → Na2CO3(aq) + H2O(l)
2.  為何燒杯內的水會沿著橡皮管上升?
答: 是因為燒瓶內的二氧化碳被消耗掉,造成燒瓶內氣壓減少,即外界大氣壓力大於瓶內的壓力,因此迫使燒杯內的水上升。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 1, p 10, Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。
 

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