俎敬一 馬炳存
河北省邢臺市第三中學(054001)
制取并探究二氧化碳的性質(zhì)是中學化學實驗課程中必不可少的重要一課。人教版的教材中設置了4個實驗:二氧化碳制取、傾倒二氧化碳滅火、探究二氧化碳溶于水并與水反應、二氧化碳的收集和檢驗。其中傾倒二氧化碳滅火的實驗,教師演示或?qū)W生操作時稍不留心就會出現(xiàn)上層蠟燭先熄滅的尷尬情況,成功率不高;二氧化碳與水反應實驗設計復雜,需要多個對照實驗共同完成,花費時間較長;并且這些實驗各自獨立,需要多次收集二氧化碳,使用藥品也多,一位教師要上幾個平行班的課程,要攜帶很多玻璃儀器和藥品,極不方便。因此,筆者對此實驗進行了改進,將二氧化碳制取、收集、驗滿和多個性質(zhì)檢驗合為一體,用同一組裝置進行實驗,對其中的操作方法進行了適當調(diào)整和改進,實驗效果明顯,短時間內(nèi)即可完成,提高了實驗效率。
空飲料瓶4個(500 mL飲料瓶2個,300 mL礦泉水瓶2個)、單孔膠塞1個、雙孔膠塞1個、短直角彎管2個、長直角彎管1個,橡皮管2段、青霉素小藥瓶1個、大頭針2個、鐵絲1根、銅絲1段、短玻璃管2根、302膠水;稀鹽酸、石灰石、澄清石灰水、蒸餾水、氫氧化鈉、干燥的紫色石蕊棉球3個。
液體藥品容器:取500 mL飲料瓶1個,剪去上面1/3部分;固體藥品容器:取300 mL礦泉水瓶1個,用加熱的鐵絲在底部戳出10余個小孔,取帶長直角彎管的單孔橡皮塞塞進瓶中。將固體藥品容器插入已剪裁好的液體藥品容器中,如圖1所示。
取300 mL礦泉水瓶1個,將帶有2個短直角彎管的雙孔橡皮塞塞進瓶中。在瓶蓋上用大頭針固定好青霉素小藥瓶的瓶蓋備用,如圖2所示。
取500 mL飲料瓶1個,取1根鐵絲,穿入3個干燥的紫色石蕊棉球,固定在500 mL飲料瓶的瓶蓋上,利用紅熱的玻璃管分別在瓶身高、中部分熔出一個孔,每個孔隙中插上短玻璃管(也可用氣門芯),再用302膠水或者玻璃膠加封固定,如圖3所示。
取2段長度合適的橡皮管,將發(fā)生裝置、收集裝置和反應裝置連接完成。
(1)連接裝置:將發(fā)生裝置、收集裝置和反應裝置依次連接在一起。
(2)二氧化碳制取:向液體藥品容器內(nèi)倒入適量稀鹽酸,向固體藥品容器內(nèi)放入適量石灰石并塞緊橡皮塞,將固體藥品容器放入液體藥品容器中,石灰石和稀鹽酸接觸,開始反應并產(chǎn)生氣體;將固體藥品容器上提,石灰石和稀鹽酸分離,反應停止。向收集裝置中的青霉素小瓶中加入少量氫氧化鈉顆粒,蓋上瓶蓋。向反應裝置中加入少量的澄清石灰水,向鐵絲上最上方和最下方的紫色石蕊棉球噴適量的水,中間位置的紫色石蕊棉球保持干燥。
(3)收集和驗滿:當反應裝置中瓶底的澄清石灰水變渾濁時,證明收集裝置中已經(jīng)收集滿二氧化碳氣體了。
(4)性質(zhì)檢驗:①反應裝置中,瓶底的澄清石灰水變渾濁,證明二氧化碳具有能使澄清石灰水變渾濁的性質(zhì),此性質(zhì)可用于二氧化碳的檢驗;②反應裝置中,鐵絲上最下方濕潤的紫色石蕊棉球先變紅,最上方濕潤的紫色石蕊棉球后變紅,中間位置干燥的紫色石蕊棉球不變色,證明二氧化碳能與水反應生成碳酸,二氧化碳的密度比空氣大。實驗結(jié)束后,可將變紅的石蕊棉球取下,用熱吹風機吹一小會兒,發(fā)現(xiàn)石蕊棉球又變回紫色,證明碳酸不穩(wěn)定;③實驗結(jié)束后,將收集裝置取下,向其中倒入約1/3體積的水,將固定有青霉素小瓶的蓋子旋緊后振蕩,發(fā)現(xiàn)瓶身變癟,證明二氧化碳能溶解在水中;④將銅絲向下伸入,青霉素小瓶與瓶蓋脫離,氫氧化鈉溶解在水中,觀察到瓶身迅速變癟。證明二氧化碳能與氫氧化鈉反應(人教版9年級上冊新授課此步驟可以不做)。
本實驗是制取二氧化碳并探究二氧化碳性質(zhì)的系列創(chuàng)新實驗,可作為教師演示實驗,也可作為學生分組實驗,還可以作為家庭小實驗,體現(xiàn)了改進實驗的開放性。本實驗有以下幾點創(chuàng)新之處:
(1)將二氧化碳制取、收集、驗滿和多個性質(zhì)檢驗合為一體,一氣呵成,短時間內(nèi)即可完成,提高了實驗的效率,給教師上課贏得了時間。
(2)操作簡便,現(xiàn)象明顯,成功率高,有效彌補了教材實驗容易失敗的不足。
(3)實驗用品廉價易得、輕便、安全,利于上課時攜帶,充分體現(xiàn)了實用性、簡約性、循環(huán)性,對多個平行班的教學尤為有利。
(4)實驗用品來自生活,所需材料簡單易得、組裝方便,學生感到新奇,體現(xiàn)了化學就在我們身邊的教學理念。