二氧化碳制取及性質(zhì)檢驗一體化創(chuàng)新實驗

俎敬一 馬炳存

河北省邢臺市第三中學(054001)

1 創(chuàng)意來源

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。

2 實驗用品

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。

3 制作方法

3.1 發(fā)生裝置制作

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。

3.2 收集裝置制作

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。

3.3 反應裝置制作

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。

3.4 連接裝置制作

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。

4 實驗步驟及現(xiàn)象

(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)。

5 實驗創(chuàng)新

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。