注射器在二氧化碳教学中的创新应用

薛晶　赵映荷

摘要：在分析人教版义务教育教科书九年级化学教材中二氧化碳制取及二氧化碳性质的基础上，把化学实验与生活中的物品相联系，积极思考，从操作简便、节约环保、现象明显等几个角度引导学生参与到化学实验中来，在实验中探究，在探究中思考，在思考中提高，最终达到实验的教学目标。

关键词：注射器；二氧化碳；实验创新

文章编号：1008-0546（2014）03-0082-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

二氧化碳的制取及性质是初中化学学习的一个非常重要的环节，在上册书中氧气的实验室制法及性质、二氧化碳的制法的教学完善了由药品的状态及反应的条件来选择实验装置，由最简单的普通试管加带导管的橡皮塞（固液不加热型），到扩大了容积的反应容器（锥形瓶、烧瓶等），再到可以随时添加液体药品的仪器及可以随时控制反应开始和停止的装置，这条思路也正是引导学生要用创新的思维来思考。而在课本提供装置的基础上让学生利用生活中的物品来设计制作实验装置，正体现了这一思路。通过改进实验装置，更好地帮助学生理解实验原理，认知反应类型及由反应的条件、反应物的状态来如何选择生活中的物品对课本上的实验进行探究并改进，让学生明白学化学并不等于学化学书。

一、设计意图

教材中的二氧化碳的发生装置不能随时控制反应的发生或停止，实验室虽有启普发生器，但数量不多，不能普及到每一位学生。在一些课外资料上虽也有一些可以控制反应的发生和停止的装置，但制作起来不是很方便，而且玻璃仪器携带时容易破损。

教材中对二氧化碳溶解性实验是用饮料瓶来做的，实验现象也很明显，但因为饮料瓶本来就很软，有的同学会有疑问说“老师是不是用手把饮料瓶捏扁了”。而且学生对于二氧化碳“能溶于水”这句话只是肤浅的印象，没有能够理解“能溶于水”的意思，在做一些相关的题目时容易出错。用带有刻度的注射器来做实验更直观，再加上石灰水和氢氧钠溶液与水和二氧化碳的溶解进行对比，学生对二氧化碳溶解性的印象就更深了，同时还能直观地比较二氧化碳与氢氧化钠反应从“无现象”变为“有现象”。

教材中的二氧化碳灭火器原理示意图用的是带支嘴的锥形瓶与小试管，这套装置药品的用量较大，虽然喷射效果好，但容易在演示该实验时把讲台边弄得到处是泡沫，也不符合药品的节约原则。

教材上已做过由倾倒二氧化碳先后将两支不同高度的蜡烛熄灭的实验来证明二氧化碳的密度比空气大和二氧化碳既不能燃烧也不能支持燃烧的化学性质同时验证，而通过改进又可以将二氧化碳密度比空气大的实验与二氧化碳与水反应的实验同时验证，开拓了学生的创新视角。

二、仪器药品及材料

注射器（20mL）七支、注射器10mL、1mL各一支、带导管的单孔橡皮塞、导管、小药瓶、输液管、输液管上的止水夹四只、橡皮塞一只、小玻璃棒一根、玻璃直角导管二根、橡胶导管一根。

石灰石、稀盐酸、蒸馏水、石灰水、氢氧化钠溶液、 饱和碳酸钠溶液、浓盐酸、洗衣粉、用紫色石蕊试液浸泡过的滤纸若干（已烘干）。

三、实验装置

四、实验过程及现象

1.可以控制反应的发生和停止的二氧化碳发生装置

（1）检查装置的气密性：将导管放入水中，再用手握住注射器，有气泡出现，则气密性良好。（注：不要用推拉活塞的方法判断气密性情况）

（2）装药品：注射器B中入装稀盐酸，注射器A中装入石灰石，然后将装置再次连接好。推动注射器B的活塞，将稀盐酸从注射器B分几次慢慢推入注射器A中，使固体药品与液体药品混合，产生二氧化碳气体。

（3）将导管放入澄清石灰水中，石灰水变浑浊（图5—图6），把导管放入紫色石蕊试液中，紫色石蕊试液变红（图6—图7），说明有二氧化碳气体从装置中产生。

（4）反应结束后，将导管先从石蕊试液中取出，再将注射器B的活塞拉出，使固体药品与液体药品分离，反应停止。

2.二氧化碳的吸收比较装置

（1）先将三支注射器中分别吸入10mL蒸馏水、石灰水、氢氧化钠溶液。

（2）再分别吸入10mL二氧化碳气体（图8）。

（3）吸入二氧化碳气体后立即关紧止水夹，反复多次将装置倒转，使得注射器中的液体与气体充分接触。

（4）可明显看到，由于二氧化碳在水中的溶解以及与氢氧化钙、氢氧化钠的反应而使得三支注射器的活塞处在不同的刻度处（图9）。

3.微型二氧化碳灭火器装置

（1）在10mL注射器中加入5mL左右饱和碳酸钠溶液及少许洗衣粉，

（2）在1mL注射器中加入浓盐酸，

（3）如图，连接好装置后将1mL注射器中的浓盐酸推入10mL注射器，迅速反应，带泡沫的二氧化碳由10mL的注射器向外喷射（图10），将燃着的蜡烛扑灭（图11）。

4.二氧化碳性质实验装置

（1）在一支20mL的注射器上的10mL处钻一个孔。

（2）在一根比注射器略短的玻璃棒上卷上三段紫色石蕊试液浸泡过的滤纸条。

（3）然后在底部和20mL处的滤纸上滴上1滴水，10mL处的纸保持干燥，放入注射器中。

（4）用刚刚收集到的二氧化碳气体从的小孔处慢慢注入。

（5）可观察到，下面潮湿的滤纸先变红了，上面潮湿的滤纸的后变红，中间10mL处没有滴水的滤纸不变色（图12）。由此可以说明，①干燥的二氧化碳不能使紫色石蕊变红；②二氧化碳与水生成的碳酸可以使紫色石蕊变红；③二氧化碳的密度比空气大。

五、注意事项

（1）不要用推拉活塞的方法判断气密性情况。

（2）二氧化碳在水中的溶解性要用蒸馏水来做，防止水中已溶解部分空气中的二氧化碳而影响实验现象。endprint

这个实验中的二氧化碳气体最好是用排水法收集，因为排水法收集的二氧化碳气体较排空气法更纯净，实验现象也更明显。

在这个实验中二氧化碳的溶解度并不能与书上提及的1体积水中能溶解1体积的二氧化碳相同，而是溶得要少一些，因为教材上的数据是在标准状况下测定的，而笔者的这个实验是在室温下进行的。

（3）10mL注射器上的针头若不装也可以喷出带泡沫的二氧化碳，但喷射效果不及装上针头的喷射效果，实验时把针头前最尖端的部分要去除，以防受伤。

（4）推动注射器活塞时要慢，防止二氧化碳一下子装满放有滤纸的注射器，且这个实验中用到的二氧化碳气体不要用排水法收集，要收集干燥的二氧化碳气体。

六、实验改进后的优点

1.气密性好，现象明显

（1）注射器气密性好，操作简单。

（2）在二氧化碳的发生装置中，随着注射器B的活塞推进或拉出可以很方便地控制反应的开始或停止。推压注射器添加稀盐酸可以控制二氧化碳气体产生的快慢，因此很好地控制实验进程。

2.有刻度，便于数据分析

（1）由这组实验可以更直观地认识到二氧化碳在水中的溶解性， 用数据来帮助学生了解“能溶于水”这句话。

（2）可以将二氧化碳与氢氧化钠的反应与二氧化碳溶于水进行比较，使得原本没有现象的二氧化碳与氢氧化钠的反应变为 “有现象”。

（3）二氧化碳与石灰水的反应现象明显，但吸收二氧化碳的量却不及氢氧化钠溶液，由此现象可让学生理解，为什么检验二氧化碳用澄清石灰水，而吸收二氧化碳却要用氢氧化钠溶液。

3.药品用量少，环保节约

（1）教材上的装置药品用量较多，改进后用量较少，现象一样很明显。

（2）有利于学生进行创新精神和环境保护教育，弥补了部分中学实验仪器的不足。

4.材料常见，易于推广

取材方便，操作安全、简便，适合学生人人动手实验，提高学生学习的主动性，易于推广。

七、实验改进反思

新课程背景下的化学实验在内容上趋向生活化、绿色化，在实验设计上讲求探究化、绿色化、微型化。[1]教材中的实验设计不一定每个都是最好的，这需要我们教师在平时的工作中注意积累经验、积极思考，把化学实验与身边的物质紧密联系到一起，充分利用生活中常见到的材料用于改进化学实验，同时也带动了学生学习化学的积极性，引导学生一起用常见材料来完成化学实验。

参考文献

[1] 刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009：196-203endprint

这个实验中的二氧化碳气体最好是用排水法收集，因为排水法收集的二氧化碳气体较排空气法更纯净，实验现象也更明显。

在这个实验中二氧化碳的溶解度并不能与书上提及的1体积水中能溶解1体积的二氧化碳相同，而是溶得要少一些，因为教材上的数据是在标准状况下测定的，而笔者的这个实验是在室温下进行的。

（3）10mL注射器上的针头若不装也可以喷出带泡沫的二氧化碳，但喷射效果不及装上针头的喷射效果，实验时把针头前最尖端的部分要去除，以防受伤。

（4）推动注射器活塞时要慢，防止二氧化碳一下子装满放有滤纸的注射器，且这个实验中用到的二氧化碳气体不要用排水法收集，要收集干燥的二氧化碳气体。

六、实验改进后的优点

1.气密性好，现象明显

（1）注射器气密性好，操作简单。

（2）在二氧化碳的发生装置中，随着注射器B的活塞推进或拉出可以很方便地控制反应的开始或停止。推压注射器添加稀盐酸可以控制二氧化碳气体产生的快慢，因此很好地控制实验进程。

2.有刻度，便于数据分析

（1）由这组实验可以更直观地认识到二氧化碳在水中的溶解性， 用数据来帮助学生了解“能溶于水”这句话。

（2）可以将二氧化碳与氢氧化钠的反应与二氧化碳溶于水进行比较，使得原本没有现象的二氧化碳与氢氧化钠的反应变为 “有现象”。

（3）二氧化碳与石灰水的反应现象明显，但吸收二氧化碳的量却不及氢氧化钠溶液，由此现象可让学生理解，为什么检验二氧化碳用澄清石灰水，而吸收二氧化碳却要用氢氧化钠溶液。

3.药品用量少，环保节约

（1）教材上的装置药品用量较多，改进后用量较少，现象一样很明显。

（2）有利于学生进行创新精神和环境保护教育，弥补了部分中学实验仪器的不足。

4.材料常见，易于推广

取材方便，操作安全、简便，适合学生人人动手实验，提高学生学习的主动性，易于推广。

七、实验改进反思

新课程背景下的化学实验在内容上趋向生活化、绿色化，在实验设计上讲求探究化、绿色化、微型化。[1]教材中的实验设计不一定每个都是最好的，这需要我们教师在平时的工作中注意积累经验、积极思考，把化学实验与身边的物质紧密联系到一起，充分利用生活中常见到的材料用于改进化学实验，同时也带动了学生学习化学的积极性，引导学生一起用常见材料来完成化学实验。

参考文献

[1] 刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009：196-203endprint

这个实验中的二氧化碳气体最好是用排水法收集，因为排水法收集的二氧化碳气体较排空气法更纯净，实验现象也更明显。

在这个实验中二氧化碳的溶解度并不能与书上提及的1体积水中能溶解1体积的二氧化碳相同，而是溶得要少一些，因为教材上的数据是在标准状况下测定的，而笔者的这个实验是在室温下进行的。

（3）10mL注射器上的针头若不装也可以喷出带泡沫的二氧化碳，但喷射效果不及装上针头的喷射效果，实验时把针头前最尖端的部分要去除，以防受伤。

（4）推动注射器活塞时要慢，防止二氧化碳一下子装满放有滤纸的注射器，且这个实验中用到的二氧化碳气体不要用排水法收集，要收集干燥的二氧化碳气体。

六、实验改进后的优点

1.气密性好，现象明显

（1）注射器气密性好，操作简单。

（2）在二氧化碳的发生装置中，随着注射器B的活塞推进或拉出可以很方便地控制反应的开始或停止。推压注射器添加稀盐酸可以控制二氧化碳气体产生的快慢，因此很好地控制实验进程。

2.有刻度，便于数据分析

（1）由这组实验可以更直观地认识到二氧化碳在水中的溶解性， 用数据来帮助学生了解“能溶于水”这句话。

（2）可以将二氧化碳与氢氧化钠的反应与二氧化碳溶于水进行比较，使得原本没有现象的二氧化碳与氢氧化钠的反应变为 “有现象”。

（3）二氧化碳与石灰水的反应现象明显，但吸收二氧化碳的量却不及氢氧化钠溶液，由此现象可让学生理解，为什么检验二氧化碳用澄清石灰水，而吸收二氧化碳却要用氢氧化钠溶液。

3.药品用量少，环保节约

（1）教材上的装置药品用量较多，改进后用量较少，现象一样很明显。

（2）有利于学生进行创新精神和环境保护教育，弥补了部分中学实验仪器的不足。

4.材料常见，易于推广

取材方便，操作安全、简便，适合学生人人动手实验，提高学生学习的主动性，易于推广。

七、实验改进反思

新课程背景下的化学实验在内容上趋向生活化、绿色化，在实验设计上讲求探究化、绿色化、微型化。[1]教材中的实验设计不一定每个都是最好的，这需要我们教师在平时的工作中注意积累经验、积极思考，把化学实验与身边的物质紧密联系到一起，充分利用生活中常见到的材料用于改进化学实验，同时也带动了学生学习化学的积极性，引导学生一起用常见材料来完成化学实验。

参考文献

[1] 刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009：196-203endprint