气球与CO2的故事——巧用气球创新设计CO2的系列实验

杨宝权 潘玲玲

摘要：气球在初中化学实验中有着广泛的用途，在此基础上进一步挖掘气球的储气功能，并应用于二氧化破的系列实验，取得了明显的效果，也拓宽了生活用品用于改进实验的思路。

关键词：气球;创新设计;二氧化碳;化学实验

文章编号：1008-0546（2018）10-0096-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

气球在初中化学实验中有广泛的应用，其主要作用有缓解压强差、形成封闭体系、收集未反应完或生成的气体、验证气体密度大小等等[1]，从化学视角展示气球的独特作用。在此基础上，笔者也尝试灵活地使用气球来改进二氧化碳性质的实验。

一、存在的问题

二氧化碳的性质实验是初中化学元素化合物知识学习过程的重要内容，虽然该系列实验操作要求不高，学生完全能够自主完成，但由于以下原因教师还是只能演示实验：①课堂上当场制取二氧化碳的启普发生器体积较大，且价格较高，无法做到每组一台，如此使学生丧失做中学的机会;②笔者也观察到有教师使用简易装置完成实验，但由于无法控制反应的发生与停止，对学生的实验技能要求较高，实验时学生的完成率较低。这些都影响了学生的学习兴趣与学习效果。

二、创新思路

用碳酸钠和硫酸反应，短时间内产生大量CO₂，并用气球收集用于CO₂的性质探究。利用气球的弹性及容易得到等特点，不仅可以便于收集与排出CO₂，学生也可较轻松地完成小组实验。具有实验现象明显、节约CO₂性质的课堂教学时间、增强实验的趣味性及培养学生循环使用药品的意识等优点。

三、实验用品

1.实验仪器

100mL锥形瓶、针筒、集气瓶、单孔橡皮塞两个、气球、小试管、酒精灯、试管夹、药匙、烧杯、蜡烛、火柴。

2.实验药品

碳酸钠固体、稀硫酸、紫色石蕊试液、氢氧化钠溶液。

四、系列创新设计

1.造CO₂球

（1）实验步骤

①锥形瓶内放一定量碳酸钠，注射器内装稀硫酸，连接好装置如图1。

②将稀硫酸注人到锥形瓶中，气球迅速变大，用止水夹夹紧乳胶管。

（2）创新设计的优点

①操作简便，且反应速度快，不需要在课前早早准备好CO₂气体。

②通过气球大小可以直观看出气体的量，并且密封性较强，气体不易泄漏。

③收集的气体较纯，性质实验时现象明显。又将稀硫酸代替稀盐酸，避免了HCl对实验的影响。

2.CO₂与紫色石蕊试液反应

（1）实验步骤及现象

①大试管配备一带长导管的橡皮塞，并将长导管与CO₂球相连接，长导管伸入石蕊试液（如图2）。打开止水夹，鼓入CO₂气体，可观察到试液变红。

②上提长导管，给试管进行加热（如图3），试液又变回紫色，关闭止水夹。

（2）创新设计的优点

①气球试管形成密封体系可以进行循环实验。

②气球可储存气体，忽略少量溶于水中的CO₂，气球中气体的体积基本不变，还可以继续完成其余性质实验，如通入到澄清石灰水中、用于熄灭蜡烛等。

3.CO₂灭火实验

（1）实验步骤及现象

①将一导管与CO₂球相连接，将导管口贴着烧杯壁上端（如图4）。

②打开止水夹，让气体从气球内逸出，可观察到蜡烛从下而上依次熄灭。

（2）创新设计的优点

①与倾倒二氧化碳相比，用玻璃导管导出气体，出口小，气体不易散开，实验时间短及成功率高。

②气球由下而上熄灭实验现象更明显。

③若直接打开止水夹由于压强原因气体会快速逸出，直观让学生感受灭火器原理，趣味性强。

4.验证二氧化碳与氢氧化钠反应

（1）实验步骤及现象

往装有二氧化碳的集气瓶中加入少量NaOH溶液，用气球充当玻璃片，振荡。气球慢慢滑入集气瓶，数秒后，用气球可将瓶子提起来（如图5）。

（2）创新設计的优点

①与传统的“瓶吞熟鸡蛋”趣味实验相比，改进后的实验设计成功率高且操作简便、可重复实验;而与内（外）置气球相比，此实验更简单有趣，现象也非常明显。

②由于气球的缓冲作用，实验过程相当安全。当然气球不能过大，否则在被吸人过程中容易爆炸。

五、实验反思

本实验创新设计主要利用气球收集和贮存气体，现象明显，不仅气密性好、操作简单，而且可以实时知道气体有没有逸出，避免因气体逸出而造成的实验失败现象，如果应用于家庭小实验，将更加方便。由此可见，气球在化学实验中的应用还有很大的拓展空间，还可以进一步开发出新的用途，不仅如此，教师可以挖掘出更多的生活小物品应用于改进学生实验或课外兴趣实验，这样不仅可拉近化学与生活的距离，提高学生对身边物质有用性的认识，而且可激发学生的学习兴趣和内驱动力，也有利于激发学生的想象力、提升实践与创新素养[2]。

（说明：本实验改进获2017年扬州市创新实验调演一等奖。）

参考文献

[1]胡巢生.例谈气球在化学实验中的使用[J].北学教学，2017（4）：71-73

[2]王荣桥.气球在初中化学实验中的应用案例[J].化学教学，2013（7）：39-40