探究二氧化碳性質(zhì)實驗的改進

江蘇省南通市虹橋二中(226006) 陳繼清

1 實驗簡介

圖1 傾倒二氧化碳實驗

9年級化學教材中二氧化碳的性質(zhì)探究內(nèi)容需要做多個實驗。傾倒二氧化碳熄滅階梯蠟燭的實驗(如圖1所示)，用于探究二氧化碳一般不能支持燃燒也不燃燒的化學性質(zhì)和二氧化碳的密度比空氣大的物理性質(zhì)。取4朵用石蕊溶液染成紫色的干燥紙花，分別進行噴稀醋酸、噴水、直接放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中和噴水后再放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中等操作，觀察4朵紙花的顏色變化實驗，用于探究二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸的性質(zhì)。二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的實驗，因為在前面的學習中已經(jīng)出現(xiàn)過，所以課文中沒有安排實驗，只用文字說明澄清石灰水變渾濁的原因:“是因為二氧化碳與氫氧化鈣[Ca(OH)2]反應(yīng),生成了白色的碳酸鈣沉淀的緣故。”

圖2 二氧化碳與水的反應(yīng)實驗

2 問題分析

筆者通過多年教學實踐發(fā)現(xiàn)，以上實驗在實際操作中會遇到以下幾個問題。

(1)CO2熄滅階梯蠟燭的實驗中，在傾倒CO2時雖然如圖1中實驗所示向下面階梯蠟燭這邊倒入CO2氣體，但還是會經(jīng)常出現(xiàn)上面階梯蠟燭先熄滅的尷尬情形。

(2)用4朵紫色石蕊紙花探究CO2和H2O反應(yīng)的實驗對比性和趣味性強，探究目的明確，有利于培養(yǎng)學生的對比實驗思想，提升學生的科學探究核心素養(yǎng)。但制作4朵紫色石蕊紙花不容易做到，實際教學中許多化學教師都用紫色蕊溶液代替石蕊紙花做實驗。通常把CO2直接通入紫色石蕊溶液中觀察現(xiàn)象來探究CO2和H2O的反應(yīng)，可是這會使學生產(chǎn)生CO2能使紫色石蕊溶液變紅的錯誤認識。

(3)CO2能使澄清碳水變渾濁的知識在前面已經(jīng)學過，學生認為這主要是檢驗CO2氣體所用的方法，不是探究CO2和Ca(OH)2反應(yīng)的實驗，增加了學生學習掌握CO2與Ca(OH)2反應(yīng)的難度。

(4)教師在課堂上演示二氧化碳的性質(zhì)實驗需要課前提前制取多瓶CO2氣體，但CO2氣體易逸散，導致實驗失敗。如果在課堂上當場制取CO2又會消耗較多時間，使課堂學習時間緊張，而且CO2的制取和性質(zhì)探究實驗所需藥品和儀器較多，教師上課時攜帶不方便。

3 實驗改進

3.1 實驗材料

空塑料瓶1個，玻璃棒1根，高矮蠟燭各1支，止水彈簧夾3個，小燒杯1個，石蕊試紙3條，玻璃導管和膠皮管若干，二氧化碳制取裝置1套。

3.2 實驗裝置

實驗裝置如圖3所示。

圖3 二氧化碳性質(zhì)實驗的改進裝置

3.3 實驗操作和現(xiàn)象

(1)在玻璃棒上等間距纏繞3條石蕊試紙(此操作可在課前完成)。實驗時，先向上面一條石蕊試紙噴稀醋酸，觀察到石蕊試紙變紅色，中間一條石蕊試紙不作處理并保持干燥，向下面一條石蕊試紙噴水觀察到試紙不變色，然后將玻璃棒伸入塑料瓶內(nèi)，旋緊瓶蓋。

(2)將小燒杯中注入適量澄清石灰水浸沒玻璃導管下端，關(guān)閉彈簧夾K1、K2、K3，然后將高、矮蠟燭點燃。

(3)連接CO2發(fā)生裝置，先通入一會兒CO2氣體(目的是讓塑料瓶中充滿CO2氣體)。然后同時打開K1、K2，觀察到矮的蠟燭先熄滅。隨即關(guān)閉K1，又觀察高的蠟燭后熄滅。立即關(guān)閉K2，打開K3，觀察到燒杯中導管口冒出氣泡，澄清石灰水變渾濁后關(guān)閉K3。打開瓶蓋取出玻璃棒，觀察到下面一條石蕊試紙變紅色，中間一條干燥石蕊試紙不變色。

3.4 實驗改進后的優(yōu)點

(1)實驗操作簡單，裝置攜帶方便。

(2)實驗現(xiàn)象明顯，成功率高。

(3)改進實驗將探究CO2性質(zhì)的3個實驗合而為一，提高了實驗效率。

(4)不需要重復制取過多的CO2氣體，節(jié)約了藥品。