探究二氧化碳性质实验的改进

江苏省南通市虹桥二中(226006) 陈继清

1 实验简介

图1 倾倒二氧化碳实验

9年级化学教材中二氧化碳的性质探究内容需要做多个实验。倾倒二氧化碳熄灭阶梯蜡烛的实验(如图1所示)，用于探究二氧化碳一般不能支持燃烧也不燃烧的化学性质和二氧化碳的密度比空气大的物理性质。取4朵用石蕊溶液染成紫色的干燥纸花，分别进行喷稀醋酸、喷水、直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中和喷水后再放入盛满二氧化碳的集气瓶中等操作，观察4朵纸花的颜色变化实验，用于探究二氧化碳与水反应生成碳酸的性质。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的实验，因为在前面的学习中已经出现过，所以课文中没有安排实验，只用文字说明澄清石灰水变浑浊的原因:“是因为二氧化碳与氢氧化钙[Ca(OH)2]反应,生成了白色的碳酸钙沉淀的缘故。”

图2 二氧化碳与水的反应实验

2 问题分析

笔者通过多年教学实践发现，以上实验在实际操作中会遇到以下几个问题。

(1)CO2熄灭阶梯蜡烛的实验中，在倾倒CO2时虽然如图1中实验所示向下面阶梯蜡烛这边倒入CO2气体，但还是会经常出现上面阶梯蜡烛先熄灭的尴尬情形。

(2)用4朵紫色石蕊纸花探究CO2和H2O反应的实验对比性和趣味性强，探究目的明确，有利于培养学生的对比实验思想，提升学生的科学探究核心素养。但制作4朵紫色石蕊纸花不容易做到，实际教学中许多化学教师都用紫色蕊溶液代替石蕊纸花做实验。通常把CO2直接通入紫色石蕊溶液中观察现象来探究CO2和H2O的反应，可是这会使学生产生CO2能使紫色石蕊溶液变红的错误认识。

(3)CO2能使澄清碳水变浑浊的知识在前面已经学过，学生认为这主要是检验CO2气体所用的方法，不是探究CO2和Ca(OH)2反应的实验，增加了学生学习掌握CO2与Ca(OH)2反应的难度。

(4)教师在课堂上演示二氧化碳的性质实验需要课前提前制取多瓶CO2气体，但CO2气体易逸散，导致实验失败。如果在课堂上当场制取CO2又会消耗较多时间，使课堂学习时间紧张，而且CO2的制取和性质探究实验所需药品和仪器较多，教师上课时携带不方便。

3 实验改进

3.1 实验材料

空塑料瓶1个，玻璃棒1根，高矮蜡烛各1支，止水弹簧夹3个，小烧杯1个，石蕊试纸3条，玻璃导管和胶皮管若干，二氧化碳制取装置1套。

3.2 实验装置

实验装置如图3所示。

图3 二氧化碳性质实验的改进装置

3.3 实验操作和现象

(1)在玻璃棒上等间距缠绕3条石蕊试纸(此操作可在课前完成)。实验时，先向上面一条石蕊试纸喷稀醋酸，观察到石蕊试纸变红色，中间一条石蕊试纸不作处理并保持干燥，向下面一条石蕊试纸喷水观察到试纸不变色，然后将玻璃棒伸入塑料瓶内，旋紧瓶盖。

(2)将小烧杯中注入适量澄清石灰水浸没玻璃导管下端，关闭弹簧夹K1、K2、K3，然后将高、矮蜡烛点燃。

(3)连接CO2发生装置，先通入一会儿CO2气体(目的是让塑料瓶中充满CO2气体)。然后同时打开K1、K2，观察到矮的蜡烛先熄灭。随即关闭K1，又观察高的蜡烛后熄灭。立即关闭K2，打开K3，观察到烧杯中导管口冒出气泡，澄清石灰水变浑浊后关闭K3。打开瓶盖取出玻璃棒，观察到下面一条石蕊试纸变红色，中间一条干燥石蕊试纸不变色。

3.4 实验改进后的优点

(1)实验操作简单，装置携带方便。

(2)实验现象明显，成功率高。

(3)改进实验将探究CO2性质的3个实验合而为一，提高了实验效率。

(4)不需要重复制取过多的CO2气体，节约了药品。