自制仪器探究二氧化碳的性质

山东省潍坊市滨海区潍坊蓝海学校(261108) 张 君 杨学刚

1 实验器材

自制二氧化碳发生器,自制套管装置,自制二氧化碳挡板火盒,自制喷泉演示器,饮料瓶,导管,橡胶塞等。

2 实验用品

盐酸、大理石、被石蕊试液染成紫色的纸条、澄清石灰水、氢氧化钠等。

3 自制仪器介绍

3.1 自制二氧化碳发生器

该发生器是用生活中两个大小不同的饮料瓶制成的。小瓶套放在大瓶中,小瓶底部留豆粒大小的孔,小瓶中装入大理石块,大瓶中装入适量盐酸。大理石和盐酸接触,打开止水夹,产生气体;当关闭止水夹时,小瓶中气体增多压强变大,使盐酸液面下降,当盐酸和大理石分离时反应停止。需要产生气体时,打开止水夹,盐酸和大理石接触,反应继续进行。

3.2 自制套管装置

该装置是用生活中的饮料瓶制成的。将饮料瓶当作外面的管,瓶中间留进气的小孔;塑料棒作为里面的套管。在塑料管外从上往下分别粘3张被石蕊试液染色的纸条(3张纸条从上往下分别保持湿润、干燥、湿润的状态),进气管对准中间的纸条,瓶底放入少量澄清石灰水,这样做更适合对比观察。

3.3 自制二氧化碳挡板火盒

该自制仪器是用硬质饮料瓶制成的,透明材质,便于观察。盒中挡板的下端有孔,高度不同的两根蜡烛在挡板一侧燃烧,在挡板另一侧倾倒二氧化碳。可准备另外一个二氧化碳挡板火盒同时做对比实验,这样可排除实验中其他因素的干扰,更加准确地观察到二氧化碳的灭火效果。

3.4 自制喷泉演示器

该演示器是用小桶和玻璃瓶组合而成的。在瓶中留少许水,收集1瓶二氧化碳气体,加入适量氢氧化钠颗粒,关闭止水夹,连接好橡皮塞和导管,摇晃玻璃瓶,导管一端伸入水中,打开止水夹,观察到形成喷泉。

4 自制仪器的优缺点

(1)自制二氧化碳发生器可以控制反应的发生和停止,是大量使用气体的最优制取装置;缺点是使用的盐酸较多。

(2)自制套管装置可以同时进行多项探究实验,是高效快捷的实验器材,比教材中的实验方法更方便。

(3)自制二氧化碳挡板火盒,挡板下方留孔,可以更好的展现出二氧化碳的灭火效果,排除其他因素的干扰,另外增加了对比实验,使实验结果更加真实准确。

(4)自制喷泉演示器利用了二氧化碳和氢氧化钠的反应,产生神奇的喷泉,增强了探究的趣味性。

5 实验原理

(1)大理石和稀盐酸反应产生二氧化碳。

(2)二氧化碳能溶于水。

(3)二氧化碳不支持燃烧。

(4)二氧化碳能与水反应。

(5)二氧化碳使石灰水变浑浊。

(6)二氧化碳能与氢氧化钠反应。

(7)二氧化碳气体密度比空气密度大。

6 实验环节

6.1 探究二氧化碳溶解性实验

利用自制气体发生器产生气体,用矿泉水瓶收集1瓶二氧化碳气体,迅速向瓶中倒入适量清水,拧紧瓶塞摇晃,观察到水瓶变瘪而且听到响亮地挤压塑料的声音,验证二氧化碳的溶解性。

6.2 探究二氧化碳灭火实验

利用自制气体发生器产生气体,用大饮料瓶收集1瓶二气化碳气体。让蜡烛在自制二氧化碳挡板火盒中燃烧,在挡板的另一侧倾倒二氧化碳气体,验证二氧化碳不支持燃烧。实验时可用另一个火盒同时进行对比实验,对比实验中的两根蜡烛都不熄灭。

6.3 探究二氧化碳的密度及其与水、石灰水的反应实验

利用自制气体发生器产生气体,在自制套管底部放少量澄清石灰水,套管上分别粘1张干燥的纸片和2张湿润的纸片。实验结果显示干燥的纸片不变色,下方的湿润纸片先变色,上方的湿润纸片后变色,石灰水变浑浊。验证二氧化碳能与水反应且能使澄清石灰水变浑浊。

6.4 探究二氧化碳与氢氧化钠反应,产生喷泉实验

利用自制气体发生器产生气体,用自制喷泉演示器集满1瓶二氧化碳气体,将氢氧化钠颗粒迅速放入瓶中,塞紧橡胶塞,安装好喷泉演示器后打开止水夹,观察到形成喷泉。为增强观察效果,可提前将水染为红色。

7 实验反思

(1)自制仪器进行二氧化碳的制取和性质探究实验,突破了教材中传统实验方法的局限,操作简单,实验安全,现象明显,可以多次重复实验,适合在学生实验中广泛使用。

(2)利用身边材料自制仪器,利用自制仪器开展拓展探究实验,拓展了实验的范围,丰富了实验的内涵,开阔了学生的视野,让他们体会到科学就在身边。

(3)在开展素质教育的今天,实验应面向生活,面向学生,摆脱传统实验教学思维的束缚,让制作、探索新型实验装置成为师生共同的追求。