試論二氧化碳制取與性質(zhì)的探究

曹明華

摘 要：“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”是初中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，對(duì)于學(xué)生有效學(xué)習(xí)二氧化碳的制取和驗(yàn)證其物理化學(xué)性質(zhì)有著重要的意義。學(xué)生可通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、例題探究、活動(dòng)探究，強(qiáng)化對(duì)這部分知識(shí)的理解，提高化學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；二氧化碳；實(shí)驗(yàn)；探究；化學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2018）21-0063-01

“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”是初中化學(xué)的重要內(nèi)容之一，在初中化學(xué)知識(shí)中占有重要地位。開展二氧化碳制取實(shí)驗(yàn)，能提高學(xué)生的探究能力，將看不見的二氧化碳具體化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生必須充分理解實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)原理，并能夠靈活運(yùn)用。下面，結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)及近年來(lái)中考常涉及的實(shí)驗(yàn)題型，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)的考點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)原理的理解和應(yīng)用。

一、實(shí)驗(yàn)探究

探究實(shí)驗(yàn)一：碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應(yīng)能否用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳？實(shí)驗(yàn)室常用大理石（或石灰石）和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。不用碳酸鈉粉末與稀鹽酸制二氧化碳的原因是反應(yīng)速率太快，不便收集；不用石灰石與稀硫酸制二氧化碳的原因是生成物硫酸鈣微溶于水覆蓋在石灰石固體表面，阻礙反應(yīng)進(jìn)行。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，碳酸鈣粉末與稀鹽酸接觸面積大，反應(yīng)速率太快，不便收集。

探究實(shí)驗(yàn)二：二氧化碳能否用排水法收集？二氧化碳通常是無(wú)色無(wú)味氣體，密度比空氣大，能溶于水。實(shí)驗(yàn)室收集二氧化碳常用向上排空氣法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：二氧化碳一般采用向上排空氣法收集，但特殊需要也可用排水法收集。

探究實(shí)驗(yàn)三：燃燒的鎂條在二氧化碳中會(huì)熄滅嗎？二氧化碳一般不能燃燒，也不能支持燃燒。如圖所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅。二氧化碳一般不支持燃燒，但能支持鎂等活潑金屬燃燒。2Mg+CO2 [點(diǎn)燃] 2MgO+C。

探究實(shí)驗(yàn)四：向變渾濁的石灰水中繼續(xù)通入二氧化碳仍渾濁嗎？二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+Ca（OH）2CaCO3↓+H2O，該反應(yīng)可用于檢驗(yàn)二氧化碳。向變渾濁的石灰水中繼續(xù)通二氧化碳，石灰水變澄清，加熱又變渾濁。CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2，Ca（HCO3）2 [△] CaCO3↓+CO2↑+H2O。

二、例題探究

例題：小明在做“二氧化碳的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，將二氧化碳通入澄清石灰水后，石灰水先變渾濁然后又變澄清。對(duì)此現(xiàn)象，他進(jìn)行了如下探究。提出問(wèn)題：石灰水為什么會(huì)先變渾濁后又變澄清？猜想與假設(shè)：小明想起濃鹽酸具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，他猜想生成的二氧化碳中可能含有氯化氫氣體，所以澄清石灰水先變渾濁后又變澄清。實(shí)驗(yàn)探究Ⅰ：小明將生成的氣體通入紫色石蕊試液，觀察到 ，證明生成的二氧化碳中含有氯化氫氣體。小明反思實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，覺得不夠合理，理由是 。實(shí)驗(yàn)探究Ⅱ：小明將所用的鹽酸稀釋后重做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水仍然是先變渾濁然后又變澄清。查閱資料：CaCO3+H2O+CO2Ca（HCO3）2（碳酸氫鈣能溶于水），Ca（HCO3）2 [△] CaCO3↓+H2O+CO2↑。在不使用其他試劑的情況下，要想讓實(shí)驗(yàn)探究Ⅱ中變澄清的石灰水重新變渾濁，可以采取的方法是 。

三、活動(dòng)探究

活動(dòng)一：探究二氧化碳能否支持金屬鎂的燃燒。實(shí)驗(yàn)：將鎂條點(diǎn)燃后伸入充滿二氧化碳的集氣瓶，發(fā)現(xiàn)鎂條繼續(xù)燃燒。生成物中除白色固體外，還有一種黑色固體單質(zhì)。1）鎂條在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式 ，基本反應(yīng)類型是 。2）該實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。由此可知金屬鎂條著火 （“可以”或“不可以”）用二氧化碳滅火。

活動(dòng)二：探究二氧化碳能否支持金屬鐵的燃燒，課外小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：實(shí)驗(yàn)一：將光亮的細(xì)鐵絲繞成螺旋狀并系上一根火柴，點(diǎn)燃火柴，待火柴快燃盡時(shí)，伸入充滿二氧化碳的集氣瓶中，觀察細(xì)鐵絲能否被點(diǎn)燃。實(shí)驗(yàn)二：將光亮的細(xì)鐵絲繞成螺旋狀并系上一段鎂條，點(diǎn)燃鎂條，待鎂條快燃盡時(shí)，伸入充滿二氧化碳的集氣瓶中，觀察細(xì)鐵絲能否被點(diǎn)燃。評(píng)價(jià)：你認(rèn)為實(shí)驗(yàn) （一或二）更為合理，原因是： 。

綜上所述，化學(xué)課堂以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以科學(xué)探究為主要研究手段，有著比其他學(xué)科課堂教學(xué)更為典型的“動(dòng)態(tài)”變化。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解化學(xué)原理，掌握化學(xué)知識(shí)，從而提高自己的化學(xué)素養(yǎng)。

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