二氧化碳性質實驗的改進＊

■郭素珍 苗永濤 王用心

二氧化碳性質的實驗是中學人教版教材中的一個重要實驗,為了彌補教材實驗的不足,在《數理化》2016年第5期中,資魚葉設計了二氧化碳性質的創新實驗,將多個實驗合并,實驗過程一氣呵成,讓大家更加系統和完整地認識二氧化碳性質的實驗。但筆者發現此裝置缺少二氧化碳與澄清石灰水反應的裝置和溶解性驗證的裝置。在此基礎上,筆者對實驗裝置再次進行改進,設計出一套更加完善的實驗裝置,可以更全面地驗證二氧化碳的性質。

一、實驗改進

1.實驗用品。

(1)藥品：石灰石、稀鹽酸、澄清石灰水、干燥的藍色石蕊試紙、蠟燭、火柴。

(2)儀器：長頸漏斗、錐形瓶、球形干燥管、集氣瓶、燒杯、鑷子、三通管、20mL 注射器(一支)、雙孔橡皮塞(2個)、單孔橡皮塞(1個)、若干玻璃管和膠皮管、止水夾。

2.改進后的實驗裝置圖,如圖1所示。

圖1

3.實驗步驟和現象。

(1)連接裝置：按圖示將裝置連接好。

(2)檢驗裝置的氣密性：打開止水夾1、2,用止水夾夾緊集氣瓶后部的膠皮管,往長頸漏斗中注水,待水淹沒長頸漏斗下端時,向外拉注射器,若長頸漏斗下端有氣泡冒出,說明裝置的氣密性良好。

(3)裝藥品：向錐形瓶中加入8～9 粒石灰石,用注射器抽取10mL蒸餾水,在球形干燥管中滴加1～2mL 澄清石灰水,在集氣瓶中放入準備好的藍色石蕊試紙(用水在干燥的藍色石蕊試紙上書寫“CO2”),將所有儀器按照圖示連接好。

(4)開始實驗：打開止水夾1,關閉止水夾2,從長頸漏斗中加入稀鹽酸,我們會看到錐形瓶中有氣泡產生,球形干燥管中的澄清石灰水變渾濁(證明二氧化碳能與澄清石灰水反應)。集氣瓶中書寫“CO2”部分的藍色石蕊試紙變紅,而其他地方仍然是藍色(證明二氧化碳本身不能使干燥的藍色石蕊試紙變紅,二氧化碳與水反應生成的碳酸能使干燥的藍色石蕊試紙變紅)。燒杯中的蠟燭從下到上依次熄滅(證明二氧化碳的密度比空氣的大,不能燃燒,不支持燃燒)。關閉止水夾1,打開止水2,抽取二氧化碳10mL,此時注射器的刻度為20mL。關閉止水夾2,打開止水夾1,晃動注射器,發現活塞移至15mL處,證明二氧化碳能溶于水,使注射器中的壓強變小,所以活塞能移動。從集氣瓶中取出已部分變色的藍色石蕊試紙,吹干后發現已變色的“CO2”又恢復為原來的顏色,說明碳酸不穩定,易分解。

二、改進后的優點

1.該實驗裝置將二氧化碳的制取和所有的性質實驗合為一體,三四分鐘即可完成教材中的所有實驗,大大提高了實驗效率。

2.二氧化碳氣體現制現用,不存在因為放置時間長而出現漏氣等現象,只要操作沒問題,現象則十分明顯,成功率很高。

3.用水在干燥的藍色石蕊試紙上書寫“CO2”,增加了學生的興趣,另外也不需要反復做對照實驗,大大減少了工作量。

4.通過注射器刻度的變化,讓學生了解定量的方法,另外實驗結果更有說服力。

三、注意事項

1.此裝置實驗所需時間較短,應先觀察蠟燭熄滅的現象,防止觀察不到蠟燭從下往上依次熄滅這一現象。

2.實驗過程中,打開、關閉止水夾1或止水夾2 的速度要快,防止氣體把液體壓入長頸漏斗而溢出。