CO2、SO2水溶液的性質(zhì)的探究

1、2、co?、so?水溶液的性質(zhì)的探究【課題概述】“讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究過程，在知識(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中養(yǎng)成科 學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在'做科學(xué)'的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和 能力”，是教育部新制訂的全日制義務(wù)教冇化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)中提出一個(gè)全新的教學(xué) 理念。探究二氧化碳的性質(zhì)是課程標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)“地球周圍的空氣”這一內(nèi)容而提出的活動(dòng)建 議，對(duì)此我們對(duì)c02溶于水，以及在加熱c02水溶液這一過程中ph值的變化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探 究，以供參考。【問題的提出、猜想和預(yù)測】o問題的提出二氧化碳是一種無色無味的氣體，能溶于水。298k時(shí)，1l水中溶解1.45g的c0

2、2,溶 解于水的co?能與水反應(yīng)生成碳酸(h2co3),融的co?只有14%,并非全部。碳酸是 一-種二元酸，而且很不穩(wěn)定，游離的h2co3迄今尚未制得。將二氧化碳溶解于水，溶液的 ph值有多人？向溶液滴入石蕊試液，接著對(duì)溶液加熱，在這過程中溶液顏色有什么變化， ph值乂將怎樣變化？o猜想和預(yù)測在這一系列過程中，溶液可能會(huì)發(fā)牛以下變化：1) c02是酸性氧化物，溶于水后生成碳酸，通入c02后溶液ph值將變小至某一數(shù)值, 向溶液滴入石蕊試液后溶液呈紅色；圖-3. 14實(shí)驗(yàn)裝2) h2co3不穩(wěn)定，在加熱的過程中分解成co?和出0, co?逸出，溶液變回紫色，ph 值變大?！緦?shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖3

3、14是實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖中左邊是co?發(fā)生裝置，中間是裝有水的錐形瓶、三角架和酒精燈， 右邊是數(shù)據(jù)采集器，溫度傳感器和ph傳感器與其 相連并浸入水中。用兩個(gè)傳感器追蹤實(shí)驗(yàn)過程中ph隨溫度變化的情況。o實(shí)驗(yàn)儀器與藥品儀器:數(shù)據(jù)采集器ph玻璃電極及傳感器（dt061）普通溫度傳感器（dt029）分液漏斗多i品*稀硫酸無水碳酸鈉具支試管酒精燈錐形瓶三角架及石棉網(wǎng)自來水混合磷酸緩沖溶液o實(shí)驗(yàn)步驟1）在分液漏斗中裝入適量的稀硫酸、具支試管中裝入適量的無水碳酸鈉，并按實(shí)驗(yàn)裝 置圖裝好儀器；2）將ph傳感器與數(shù)據(jù)采集器的input 1端口連接，普通溫度傳感器與input 2端口連 接，設(shè)置數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率為

4、1個(gè)每秒，共5000個(gè)數(shù)據(jù)；3）用混合磷酸緩沖溶液（3035°c下ph二6. 86）校止ph傳感器；4）開啟數(shù)據(jù)采集器，待ph、溫度示數(shù)穩(wěn)定不變后，擰開分液漏斗活塞，控制co?的 生成速率，使氣體以一定的流速通入自來水中；5）待白來水的ph不隨的通入co?氣體的增加而變化吋，停止通入co2,加熱至其沸 騰，停止加熱，一直到數(shù)據(jù)采集結(jié)束。temperaturc【數(shù)據(jù)處理】圖-3.15 co?水溶液在加熱過程中ph-溫度變化曲線圖-3.15是將采集的數(shù)據(jù)川db-lab軟件處理后得出的ph-溫度變化1111線。隨著co?的通 入，溶液的ph值逐漸下降，酸性增強(qiáng)，滴入藍(lán)色石蕊試液后溶液呈淺紅

5、色，至ph=4.87 時(shí)，其數(shù)值不再隨co?的通入量變化而變化，溶液達(dá)到飽和。開始加熱，ph值繼續(xù)減小， 達(dá)最低點(diǎn)時(shí)ph=4.58時(shí)。隨后ph值逐漸回升，至數(shù)據(jù)采集結(jié)束，ph=9.46,溶液呈藍(lán)色。結(jié)論和解釋】通過實(shí)驗(yàn)探究得出的結(jié)論是：加熱開始時(shí)溶液的ph值沒有立即冋升，而是繼續(xù)卜降， 至ph=4.58才冋升，最后溶液辛堿性。碳酸是二元酸，存在兩級(jí)電離：一級(jí)電離h2co3+h2o w h3o+hco.<(1)二級(jí)電離hco3-+h2o 二 h3o+co3*(2)其二級(jí)電離常數(shù)為5.61 x1011,電離程度非常小，在常溫下可忽略不計(jì)，因此溶液中主要的 陰離子主要為hco-自來水中含有金屬

6、離子，金屬離子和碳酸氫根離子形成鹽，這類鹽加 熱時(shí)在水中發(fā)生水解：hco3- + h2o=oh+h2o+co2 f(3)電離是一個(gè)吸熱的過程，碳酸的解離度隨溫度的升髙而增大，溶液中h+濃度因此增大, ph值下降。而水解反應(yīng)(3)中有oft生成，由此引起溶液的ph值上升。溶液的ph值的變化是上面兩個(gè)因素共同作用的結(jié)果。當(dāng)開始加熱時(shí)，(1)、(2)占據(jù)主 導(dǎo)地位，故ph下降；隨著加熱的進(jìn)行，(3)逐漸地占據(jù)主導(dǎo)，ph值回升，至9.46時(shí)止?！就卣古c遷移】圖3.16是川so?替代co?進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)所得的ph溫度變化111線。其變化情況和co2 水溶液的完全相同，不同的是最后溶液的ph=2.74,呈酸性。time umm)圖-3. 16 s水溶液在加熱過程中ph-溫度變化曲線so?能與水反應(yīng)牛成亞硫酸(h2so3)，亞硫酸同樣也是一種不穩(wěn)定的酸，其性質(zhì)與碳酸 相似，