有关二氧化碳的系列对比实验

金怡

摘要：围绕二氧化碳的产生、性质以及与其它物质的相互转化设计了三组对比实验，用于初中化学的复习课教学。

关键词：二氧化碳；对比实验；创新实验

文章编号：1008-0546（2016）01-0000-00 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.000

二氧化碳可谓是初中化学的“明星”物质，在《义务教育教科书·化学·九年级上册》（人教版）和《义务教育教科书·化学·九年级下册》（人教版）中，许多课题都有与它相关的实验。但是在复习课的教学中，需要以二氧化碳为线索，把散落在各个单元的知识点融会贯通时，简单地重复教材中的实验，往往会因课堂教学时空的局限，难以系统再现。于是，我设计了以下有关二氧化碳的系列对比实验，主要用于复习阶段的课堂教学。

系列实验一 二氧化碳的产生

一、创意来源

实验室用简易发生装置制取二氧化碳，在选择原料时，教师通常会演示实验：在装有大理石的2只烧杯中，分别倒入足量的稀盐酸和稀硫酸，另一只装有碳酸钠固体粉末的烧杯中，倒入足量的稀盐酸，对比产生气泡的速度。实验中，大理石和稀硫酸反应时只在固体表面缓慢产生少量气泡，反应很快停止，现象不明显，学生如果观察不仔细，就会误以为大理石不能与稀硫酸反应。碳酸钠粉末与稀盐酸反应过于剧烈，反应物的量少，现象消失速度过快；量多，液体易冲出容器口。为此，对此实验做如下改进：

1. 将酸溶液染色，在酸液上方倒入一定高度的植物油。植物油主要起到的作用有：第一，油层可以使下层液体中反应产生的气体，形成便于观察的气泡。当气泡涌出速度较快时，会将有色液珠拖拽至油层后又落下，放大了实验现象，增加了趣味性。第二，碳酸钠与稀盐酸反应剧烈，产生的气泡附着在固体表面，可使固体所受浮力增大，上升至油层，减少与酸的接触，使反应速度得到一定的控制。

2. 在锥形瓶口的橡胶塞上安装一根玻璃管，在其上端系牢一个小气球，防止二氧化碳直接排放至空气中。

二、实验用品

仪器： 250mL锥形瓶3只，单孔橡皮塞3只，镊子，烧杯2只，玻璃棒等。

药品：450mL植物油，块状大理石，块状碳酸钠，200mL稀盐酸，100mL稀硫酸，少许食用色素，气球3只等。

三、装置图

四、实验步骤及现象

1. 向瓶1中倒入100mL染色的稀硫酸，瓶2和瓶3中分别倒入100mL染色的稀盐酸。

2. 在3个锥形瓶中各倒入150mL植物油。

3. 静置分层后，依次向瓶2、瓶3和瓶1中加入1粒块状大理石，1块碳酸钠固体和1粒块状大理石。加入固体后立即塞紧橡皮塞。

五、设计特色

1. 本实验利用一定高度的油层， 延长了气泡存在的时间，可以清晰地对比3个反应产生二氧化碳气体的差异。实验现象明显，趣味性强。

2. 植物油可以反复使用。

系列实验二 二氧化碳的性质

一、创意来源

二氧化碳的性质，在《义务教育教科书·化学·九年级上册》（人教版）的第六单元的课题3中，通过若干个演示实验总结得出的。其中一个实验为，在烧杯中固定2支高低不等的蜡烛，点燃后，将二氧化碳气体慢慢倒入烧杯中[1]，该实验成功率不高。另一个实验为，取4朵用石蕊溶液染成紫色的干燥小花，其中3朵分别接触稀醋酸、水、二氧化碳，1朵喷水后接触二氧化碳，变色后再用吹风机烘干[2]，该实验准备工作量大。这两个实验在同一课时，演示时间较长。为此，对此实验做如下改进：将这两个实验体现出的二氧化碳的性质揉合到一个实验中，缩短演示时间，培养学生多方位观察现象、综合分析问题的能力，还适合用于单元复习课教学。

二、实验用品

仪器：集气瓶（250mL）2只，燃烧匙，水槽等。

药品：二氧化碳2瓶，空气2瓶，玻璃片4片，喷壶，蜡烛，火柴，蓝色石蕊试纸，水等。

三、装置图

四、实验步骤及现象

1. 在收满二氧化碳的2个集气瓶口，分别盖上贴有干燥蓝色石蕊试纸和湿润蓝色石蕊试纸的玻璃片。

2. 将装有二氧化碳和空气的集气瓶如图所示放置，抽出两个集气瓶间的玻璃片，观察试纸颜色。将玻璃片放置在空气中。

3. 1分钟后取下两只装空气的集气瓶，盖好玻璃片，分别伸入燃着的蜡烛，观察现象。

4. 再观察玻璃片上的石蕊试纸颜色。

五、设计特色

1. 本实验操作简单，成功率高，节约演示时间。

2. 若把燃着的蜡烛换为带火星的木条，可用相似的方法证明氧气密度比空气大。

3.实验现象除了体现二氧化碳的相关知识以外，还可运用分子是不断运动的，不同种分子一般化学性质不同等相关知识来解释，将宏观现象与微观本质相联系，培养学生透过现象看本质的能力。

系列实验三 二氧化碳的消失和再现

一、创意来源

二氧化碳与氢氧化钠溶液反应时没有明显现象，为了证明两者确实可以反应，通常教师会准备2套相同的密闭装置，收满二氧化碳后，分别加入等体积的氢氧化钠溶液和水，使装置内压强减小，比较压强减小的幅度；或者用过量的酸检验二者混合后的溶液中有碳酸盐。本实验合二为一，装置简易，培养学生一题多解、多路思考的发散思维能力，可用于酸、碱、盐的复习教学。

二、实验用品

仪器： 1.25L软质塑料瓶、60mL注射器1支等。

药品：氢氧化钠固体、无色酚酞溶液、稀硫酸溶液40mL、水300mL、二氧化碳、蚕茧、细线等。

三、装置图

四、实验步骤及现象

1. 向装满二氧化碳的软质塑料瓶中，倒入300mL滴有无色酚酞试液的水，把装有氢氧化钠固体的蚕茧，用细线吊在瓶口内，立即旋紧瓶塞，振荡。塑料瓶略有收缩。

2. 反复倒转瓶身，振荡，溶液变红，塑料瓶进一步变瘪。

3. 将注射器中的稀硫酸溶液注入瓶中，振荡，溶液褪色，溶液中有许多小气泡，过一会儿，塑料瓶鼓起。

五、设计特色

1. 本实验操作方便，装置简单且可以多次反复使用，实验现象明显。

2. 从不同角度，通过对比，使学生认识到氢氧化钠能与二氧化碳反应，对该反应一般要在溶液中进行，反应的产物中有碳酸盐，有了直观的深刻印象。

3. 培养学生全面观察、分析实验现象的能力。

参考文献

[1] 王晶、郑长龙主编.义务教育教科书·化学·九年级上册.北京：人民教育出版社，2012（117）

[2] 王晶、郑长龙主编.义务教育教科书·化学·九年级上册.北京：人民教育出版社，2012（118）

[3] 中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准（2011年版）.北京：北京师范大学出版社，2011

[4] 杨剑春主编.初中化学教学建议.南京：南京师范大学出版社，2009

[5] 杨剑春主编.课程标准的教学解析和实施建议·化学·九年级.南京：江苏教育出版社，2012

[6] 蔡亚萍主编.中学化学实验设计与教学论.杭州：浙江教育出版社，2005