实验室制取二氧化碳及其性质实验的一体化设计

江苏省苏州市工业园区星海实验中学(215101) 徐丽华

1 创意来源

二氧化碳是初中化学“身边的化学物质”主题下的一个重要教学内容。沪教版教材安排了探究二氧化碳与水反应、二氧化碳的制备和检验、倾倒二氧化碳灭火3个实验。这些实验各自独立，需要多次收集二氧化碳，且反应仪器多、药品用量大，操作繁琐。对二氧化碳性质的检验太单一，不利于学生对二氧化碳性质全面系统的认识。并且原教材对二氧化碳与水的反应探究不足，没有探究二氧化碳本身的影响。因此，笔者对二氧化碳的制取和性质实验进行了改进，将二氧化碳的制备与收集、多个性质实验合为一体，实验效果明显，提高了实验效率。

2 实验的改进

2.1 实验用品

仪器：具支试管(15 mm×150 mm)、20 mL注射器、U型管(15 mm×150 mm)、100 mL集气瓶、橡胶塞、铁架台。

药品：大理石、1∶4稀盐酸、澄清石灰水、蓝色石蕊试纸、水。

2.2 实验装置

实验装置见图1。

图1 “二氧化碳制备及性质检验”一体化实验改进装置

2.3 实验操作及现象

(1)用注射器针头穿过橡胶塞，然后按图1连接仪器，夹紧弹簧夹，将注射器活塞往上拉一段距离后松手，活塞恢复原位，说明气密性良好。

(2)往具支试管中加入2～3粒大理石，注射器中吸取20 mL稀盐酸，旋紧橡胶塞后用铁架台固定具支试管。完成左侧二氧化碳制备的装置组装。

(3)小心地从U型管右侧加入澄清石灰水，用铁架台固定U型管。石灰水占据U型管底部约一半，液面上方留有空间，方便气体通过。注意U型管左右两管都要干燥。

(4)用双面胶将两条蓝色石蕊试纸分别固定在两根细铜丝的一端，其中一条蓝色石蕊试纸事先用蒸馏水润湿。将两根细铜丝另一端分别插入两个橡胶塞中，橡胶塞塞住U型管左、右两管，这样干、湿两条试纸就分别悬挂在U型管左、右两管中。完成右侧二氧化碳性质检验的装置组装。

(5)U型管右侧与向上排空气法收集装置连接。

(6)推动注射器活塞加入约10 mL稀盐酸，使之与大理石反应，观察实验现象。

(7)左侧具支试管内产生大量气泡，约30 s左右，可以看到澄清石灰水变浑浊，说明二氧化碳能与石灰水反应；左侧干燥的蓝色石蕊试纸不变红，右侧湿润的蓝色石蕊试纸从下往上依次变红，说明二氧化碳本身不能使石蕊变色，是二氧化碳与水反应生成的新物质使石蕊变色；约90 s，用燃着的木条放在集气瓶口，火焰熄灭，说明二氧化碳不助燃，密度比空气大。

(8)加入注射器内剩余的全部盐酸，改用排水法收集气体。

(9)缓慢拉动左侧具支试管上的注射器活塞，收集约10 mL二氧化碳气体。取下注射器吸取10 mL水，用小橡胶塞封住注射器的嘴，用手抓住注射器，上下振荡数次。可以发现注射器的活塞往里移动一段距离，说明二氧化碳能溶于水。

(10)取下U型管右侧已经变红的湿润试纸，用吹风机吹干试纸，发现试纸红色褪去，说明二氧化碳与水反应生成的物质热稳定性差。

3 改进后实验的优点

(1)利用一套装置完成教材上二氧化碳的制备与收集、二氧化碳能与水反应、二氧化碳能与澄清石灰水反应、二氧化碳灭火等系列性质的检验，将制备和性质检验一体化，有利于学生对二氧化碳性质知识的系统化学习。

(2)增加了二氧化碳能溶于水，但溶解性不强的性质实验、在二氧化碳与水反应实验中增加了干燥与润湿的两条试纸对比实验，即增加了对二氧化碳气体本身的影响探究。不仅丰富了学生对二氧化碳使紫色石蕊试液变红中水的作用的理解，而且使学生对知识的理解更科学、更全面，思维更加严谨。

(3)用蓝色石蕊试纸代替传统的紫色石蕊试液，U型管底部少量的澄清石灰水，减少了试剂的用量，节省了药品，体现绿色环保思想。

(4)本套装置用规格较小的具支试管和U型管，微量的药品便能看到比较明显的现象。因此既可用于教师课堂演示，也可用于学生分组实验或课外自主实验。