二氧化碳制取和性質(zhì)“一鍋化”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

甄曉敏

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。通過對二氧化碳的制取裝置進(jìn)行改進(jìn)，使其充滿生活色彩，從而增加學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣。更重要的是，這套裝置實(shí)現(xiàn)了“四化”即取材的生活化，制取二氧化碳?xì)怏w和驗(yàn)證其物理化學(xué)性質(zhì)的“一鍋化”，藥品用量的少量化，實(shí)驗(yàn)的趣味化。并且課堂演示表明，該裝置在縮減實(shí)驗(yàn)操作流程的同時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又非常明顯。

關(guān)鍵詞：二氧化碳的制取；初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

初中教材在學(xué)習(xí)二氧化碳的制取時(shí)，通常采用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)，由于受藥品狀態(tài)的影響使用的發(fā)生裝置是過氧化氫在二氧化錳的催化下分解制取氧氣的裝置，收集裝置則采用向上排空氣法的裝置。這套制備與收集的裝置實(shí)驗(yàn)效果明顯，可讓學(xué)生清楚、細(xì)致地了解二氧化碳是如何被制取又是如何被收集的，并且能將收集好的二氧化碳形象地呈現(xiàn)在學(xué)生們面前。但是這套裝置也有一定的弊端。首先，它不能做到隨用隨取，即制取好的二氧化碳如果不及時(shí)地使用，就會(huì)因?yàn)檠b置的氣密性不好導(dǎo)致二氧化碳的濃度降低，從而影響實(shí)驗(yàn)。另外，這套裝置使用的儀器均是實(shí)驗(yàn)室的專用器材，大多數(shù)為玻璃儀器。因此在課堂上做演示實(shí)驗(yàn)或者在實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)，稍有不慎就會(huì)打碎儀器，從而對學(xué)生造成不必要的傷害。所以很多有經(jīng)驗(yàn)的教師都采用生活中唾手可得的材料，既安全無污染，又能在課堂上激發(fā)起學(xué)生的求知欲望，提高其科學(xué)探究的能力，使其更好地完成教學(xué)任務(wù)。

（五）觀察現(xiàn)象

1.中指稀鹽酸溶液中有氣泡冒出并逐漸增多，癟著的手套也慢慢地鼓了起來。

2.食指中澄清石灰水和酚酞的混合溶液紅色逐漸褪去，漸漸出現(xiàn)白色渾濁，慢慢的白色渾濁又消失，溶液變得無色澄清。

3.無名指中稀氫氧化鈉與酚酞的混合溶液紅色逐漸褪去，變成無色透明的澄清溶液。

4.小拇指中濕潤的pH試紙逐漸由黃色變?yōu)榧t色。

5.將燃著的小木條移近塑料吸管口部，打開彈簧夾，燃著的小木條立即熄滅。

二、實(shí)驗(yàn)過程中的幾點(diǎn)說明

（一）改良后裝置的使用

利用廢舊飲料瓶口部的時(shí)候，一定要用保留有膠圈的，因?yàn)槟z圈既可以將手套牢牢地固定住，使得裝藥品的時(shí)候手套不易脫落，同時(shí)又能使裝置保持良好的氣密性。并且裝藥品的時(shí)候盡量用長的滴管，這樣可以避免藥品的交叉污染。

（二）試劑濃度和用量

由于手套的容積有限，因此所有的溶液盡量用稀溶液。因?yàn)槿绻}酸的濃度過大，反應(yīng)過于劇烈，就容易使液體溢出進(jìn)入緊鄰手指污染試劑，從而影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果。另外稀鹽酸溶液和石灰石的用量應(yīng)均為少量，酚酞溶液的濃度也不宜過大，并且酚酞的用量也應(yīng)該盡可能少量，用膠頭滴管滴一滴足矣，從而避免由于反應(yīng)所需的二氧化碳過多，以至于二氧化碳不足量造成的溶液顏色變色不明顯或者不變色情況的發(fā)生。除了控制好酚酞溶液的濃度和用量之外，氫氧化鈉溶液和澄清石灰水的濃度也要控制好，盡量用稀溶液，否則在滴加酚酞溶液后會(huì)發(fā)生開始變紅，然后顏色消失的現(xiàn)象。并且氫氧化鈉溶液和澄清石灰水的用量保持在8-10滴即可，并使其均勻地附著在手指的中下部。這樣既能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又減少了藥品的浪費(fèi)。

（三）反應(yīng)過程

小心翼翼的將大拇指中的石灰石少量、多次、緩慢地?cái)D入中指的鹽酸溶液中，這樣可以邊觀察反應(yīng)的劇烈程度邊判斷石灰石的用量，以防止一次性加入太多，反應(yīng)過于劇烈，造成液體外溢。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w充滿了整個(gè)手套時(shí)，觀察其余三個(gè)手指中溶液的變色情況，由于二氧化碳和堿液發(fā)生反應(yīng)不是很迅速，尤其是在這種量少，空間又小的反應(yīng)器中更甚，因此需要借助外力，比如用手震蕩，或者輕微地揉搓手套的其余三個(gè)手指來加速二氧化碳和堿液或者水的反應(yīng)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

三、實(shí)驗(yàn)特色及效果

（一）選材的生活化

反應(yīng)容器選用的是醫(yī)用一次性手套，在日常生活中隨處可見；此外還用廢舊飲料瓶的口部代替的橡膠塞子；塑料吸管代替的導(dǎo)管。正是這種生活化的選材使實(shí)驗(yàn)具備了環(huán)保、綠色的特點(diǎn)，同時(shí)也使學(xué)生們將所學(xué)的知識聯(lián)系生活實(shí)際，避免了死記硬背，學(xué)習(xí)脫離生活的現(xiàn)象。

（二）制取、驗(yàn)證的“一鍋”化

該裝置在制取二氧化碳的同時(shí)驗(yàn)證了他的性質(zhì)，避免了繁瑣的收集過程對二氧化碳的浪費(fèi)。并且無色透明一次.陛手套的使用也使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀明顯。這種實(shí)驗(yàn)方法不僅使學(xué)生們耳目一新，還激發(fā)了學(xué)生們的創(chuàng)新欲望，同時(shí)鍛煉了學(xué)生們細(xì)致的觀察能力。

（三）藥品的“少量”化

由于受一次性手套這個(gè)反應(yīng)容器的制約，在制取和驗(yàn)證的過程中，加入的化學(xué)藥品的量相對較少，但實(shí)驗(yàn)效果明顯，如此既節(jié)約了化學(xué)藥品又保護(hù)了周圍環(huán)境。

（四）實(shí)驗(yàn)的趣味化

在課堂教學(xué)過程中，利用這個(gè)裝置制取和驗(yàn)證了二氧化碳的性質(zhì)，取得了良好的效果，同時(shí)活躍了課堂氣氛，使學(xué)生們圍繞這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思考多了起來，從而進(jìn)一步加深了學(xué)生對二氧化碳性質(zhì)的認(rèn)識。

四、實(shí)驗(yàn)反思

該實(shí)驗(yàn)是在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用新型的反應(yīng)“容器”將實(shí)驗(yàn)趣味化和生活化的。該裝置在激發(fā)了學(xué)生對化學(xué)濃厚興趣的同時(shí)，也加深了學(xué)生對二氧化碳的制取以及其性質(zhì)的認(rèn)識。更重要的是激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，拓寬了學(xué)生的思維。