二氧化碳制取及性质检验一体化创新实验

俎敬一 马炳存

河北省邢台市第三中学(054001)

1 创意来源

制取并探究二氧化碳的性质是中学化学实验课程中必不可少的重要一课。人教版的教材中设置了4个实验：二氧化碳制取、倾倒二氧化碳灭火、探究二氧化碳溶于水并与水反应、二氧化碳的收集和检验。其中倾倒二氧化碳灭火的实验，教师演示或学生操作时稍不留心就会出现上层蜡烛先熄灭的尴尬情况，成功率不高；二氧化碳与水反应实验设计复杂，需要多个对照实验共同完成，花费时间较长；并且这些实验各自独立，需要多次收集二氧化碳，使用药品也多，一位教师要上几个平行班的课程，要携带很多玻璃仪器和药品，极不方便。因此，笔者对此实验进行了改进，将二氧化碳制取、收集、验满和多个性质检验合为一体，用同一组装置进行实验，对其中的操作方法进行了适当调整和改进，实验效果明显，短时间内即可完成，提高了实验效率。

2 实验用品

空饮料瓶4个(500 mL饮料瓶2个，300 mL矿泉水瓶2个)、单孔胶塞1个、双孔胶塞1个、短直角弯管2个、长直角弯管1个，橡皮管2段、青霉素小药瓶1个、大头针2个、铁丝1根、铜丝1段、短玻璃管2根、302胶水；稀盐酸、石灰石、澄清石灰水、蒸馏水、氢氧化钠、干燥的紫色石蕊棉球3个。

3 制作方法

3.1 发生装置制作

液体药品容器：取500 mL饮料瓶1个，剪去上面1/3部分；固体药品容器：取300 mL矿泉水瓶1个，用加热的铁丝在底部戳出10余个小孔，取带长直角弯管的单孔橡皮塞塞进瓶中。将固体药品容器插入已剪裁好的液体药品容器中，如图1所示。

3.2 收集装置制作

取300 mL矿泉水瓶1个，将带有2个短直角弯管的双孔橡皮塞塞进瓶中。在瓶盖上用大头针固定好青霉素小药瓶的瓶盖备用,如图2所示。

3.3 反应装置制作

取500 mL饮料瓶1个，取1根铁丝，穿入3个干燥的紫色石蕊棉球，固定在500 mL饮料瓶的瓶盖上，利用红热的玻璃管分别在瓶身高、中部分熔出一个孔，每个孔隙中插上短玻璃管(也可用气门芯)，再用302胶水或者玻璃胶加封固定，如图3所示。

3.4 连接装置制作

取2段长度合适的橡皮管，将发生装置、收集装置和反应装置连接完成。

4 实验步骤及现象

(1)连接装置：将发生装置、收集装置和反应装置依次连接在一起。

(2)二氧化碳制取：向液体药品容器内倒入适量稀盐酸，向固体药品容器内放入适量石灰石并塞紧橡皮塞，将固体药品容器放入液体药品容器中，石灰石和稀盐酸接触，开始反应并产生气体；将固体药品容器上提，石灰石和稀盐酸分离，反应停止。向收集装置中的青霉素小瓶中加入少量氢氧化钠颗粒，盖上瓶盖。向反应装置中加入少量的澄清石灰水，向铁丝上最上方和最下方的紫色石蕊棉球喷适量的水，中间位置的紫色石蕊棉球保持干燥。

(3)收集和验满：当反应装置中瓶底的澄清石灰水变浑浊时，证明收集装置中已经收集满二氧化碳气体了。

(4)性质检验：①反应装置中，瓶底的澄清石灰水变浑浊，证明二氧化碳具有能使澄清石灰水变浑浊的性质，此性质可用于二氧化碳的检验；②反应装置中，铁丝上最下方湿润的紫色石蕊棉球先变红，最上方湿润的紫色石蕊棉球后变红，中间位置干燥的紫色石蕊棉球不变色，证明二氧化碳能与水反应生成碳酸，二氧化碳的密度比空气大。实验结束后，可将变红的石蕊棉球取下，用热吹风机吹一小会儿，发现石蕊棉球又变回紫色，证明碳酸不稳定；③实验结束后，将收集装置取下，向其中倒入约1/3体积的水，将固定有青霉素小瓶的盖子旋紧后振荡，发现瓶身变瘪，证明二氧化碳能溶解在水中；④将铜丝向下伸入，青霉素小瓶与瓶盖脱离，氢氧化钠溶解在水中，观察到瓶身迅速变瘪。证明二氧化碳能与氢氧化钠反应(人教版9年级上册新授课此步骤可以不做)。

5 实验创新

本实验是制取二氧化碳并探究二氧化碳性质的系列创新实验，可作为教师演示实验，也可作为学生分组实验，还可以作为家庭小实验，体现了改进实验的开放性。本实验有以下几点创新之处：

(1)将二氧化碳制取、收集、验满和多个性质检验合为一体，一气呵成，短时间内即可完成，提高了实验的效率，给教师上课赢得了时间。

(2)操作简便，现象明显，成功率高，有效弥补了教材实验容易失败的不足。

(3)实验用品廉价易得、轻便、安全，利于上课时携带，充分体现了实用性、简约性、循环性，对多个平行班的教学尤为有利。

(4)实验用品来自生活，所需材料简单易得、组装方便，学生感到新奇，体现了化学就在我们身边的教学理念。