二氧化碳性质实验的改进



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  二氧化碳的性质是初中化学教学中一个重的知识点。人教版教材利用塑料瓶收集二氧化碳气体进行二氧化碳溶解性实验的探究1,但该实验只能定性地说明二氧化碳的溶解性。另外,教材中利用4朵紫色石蕊染成的干燥纸质小花探究二氧化碳与水的反应1,该实验运用对比实验的方法进行设计,很有说服力,但整个实验过程二氧化碳用量比较多,操作起来比较繁杂。为了顺利简便地完成该实验,许多同仁进行了有益的探索和改进2-5。本研究将两个实验进行组合设计,并通过半定量实验,加深学生对二氧化碳溶解性性质的认识。 
  一、实验材料 
  550 mL二氧化碳气体、稀盐酸、稀醋酸、蒸馏水、澄清石灰水、烧杯、试管、滤纸、矿泉水瓶、竹签、用紫色石蕊试剂染过的干燥滤纸 (或蓝色石蕊试纸)、吹风机、带导管的橡皮塞。 
  二、实验步骤 
  1.将装有二氧化碳的矿泉水瓶(550 mL,分为四等份),加入1/4体积的水,塞上插有带导管的橡皮塞,关闭止水夹,振荡矿泉水瓶(如图1a)。 
  2.将导管放入装有水的烧杯中,再打开止水夹。 
  3.将导管插入装有澄清石灰水中的试管中,稍挤压塑料瓶,观察试管中溶液颜色的变化,关闭止水夹。 
  4.取一支竹签,将紫色石蕊试剂染过的5个干燥桃心滤纸穿在竹签上,在第1、2朵桃心滤纸分别喷上稀盐酸和稀醋酸,在第3、4朵桃心滤纸上喷蒸馏水(如图2)。 
  5.将“二氧化碳溶解性”实验中的塑料瓶橡皮塞打开,将穿有桃心滤纸的竹签插入塑料瓶中(注需先调整好桃心滤纸的位置,让第4、5朵桃心滤纸置于塑料瓶中下部,其余桃心滤纸在瓶口上方),观察桃心滤纸的颜色变化(如图1)。 
  a b 
  图1 
  6. 将竹签从塑料瓶中取出,并用吹风机吹一下竹签上的各个桃心滤纸,再次观察桃心滤纸颜色的变化。 
  三、实验现象分析 
  1. 振荡矿泉水瓶后,瓶子会明显变瘪,再打开止水夹后,由于矿泉水瓶体有较好的弹性,具有恢复原状趋势,从而产生较大的吸力,烧杯中的水会吸入到塑料瓶中,瓶中水的体积约增加1/4(如图2a)。 
  2. 再将导管插入澄清石灰水的导管中,可观察到澄清石灰水变浑浊,可证明塑料瓶中还剩余有二氧化碳气体(如图2b)。 
  3. 在步骤四实验中可观察到第1和2两朵桃心滤纸变为红色,第3、4两朵桃心滤纸无明显变化。 
  4. 在步骤五实验中,可观察到第4朵湿润的桃心变为红色,但第5朵干燥的桃心滤纸无明显变化。 
  5. 用吹风机吹一下竹签上的各个桃心滤纸,可观察到只有第4朵桃心滤纸颜色由红色变为了蓝色,其余桃心滤纸颜色无明显变化。 
  四、改进后实验的优点 
  1. 不仅完成了教材实验中定性检验二氧化碳溶解性的实验,并通过水的倒吸,进而定量验证了二氧化碳在水中的溶解度在常温常压下,一体积水约能溶解一体积的二氧化碳。同时在该实验结束后,增加剩余二氧化碳的检验环节,证明了瓶中剩余有二氧化碳,便于二氧化碳与水反应实验对剩余二氧化碳的利用。 
  2. 二氧化碳与水反应的实验,通过将紫色石蕊试剂染过的干燥桃心滤纸穿在一支竹签上进行实验,利于对比观察,简化了实验操作,便于学生自己动手实验,提高了课堂教学效率。 
  3. 节约了二氧化碳的用量,体现了实验的绿色化。同时激发了学生的创新精神,促进学生实践能力的提高。 
  参考文献 
  1 王晶,郑长龙.义务教育教科书化学(九年级上册)M.北京人民教育出版社,20121117-118 
  2 张素红.二氧化碳性质实验的改进J.教学仪器与实验,2010,(12)20 
  3 胡海铭.二氧化碳和水反应实验的创新设计J.中学教学参考,2014,(8)97 
  4 吴端斗.二氧化碳性质实验的改进J.化学教学,2006,(7)11 
  5 马逸群.二氧化碳性质实验的组合设计 J.化学教学,2011,(4)46-47