也谈干冰在初中化学实验教学中的作用

王晓珍

摘要：为了达到较好的实验和教学效果，以便学生能亲手做、亲眼看、亲自悟，可以考虑在有关二氧化碳的实验教学中引入干冰。通过实践探索，发现干冰在初中化学实验教学中的作用：快速得到二氧化碳气体，使课堂更有效率;方便开展定量实验，从而引导学生宏观和微观相结合地思考，发展定量观。

关键词：初中化学;实验教学;干冰;高效;定量

二氧化碳是初中化学中重要的“三气”（氢气、氧气、二氧化碳）之一，它的相关性质是初中化学的重要知识。二氧化碳气体在制取、保存、定量测定等方面的便捷性较差，為了获得较好的实验和教学效果，以便学生能亲眼看、亲手做、亲自悟，可以考虑在实验教学中引入干冰（二氧化碳固体）。通过实践探索，笔者发现，干冰在初中化学实验教学中至少具有高效和定量两方面的作用。

一、快速得到二氧化碳气体

教材上二氧化碳气体的实验室制法，以石灰石和稀盐酸为原料，以锥形瓶、分液漏斗等为发生装置，以200 mL塑料瓶为收集装置。如果进行分组制取实验，需耗费大量药品、时间，所以实际教学中，往往由教师演示实验。干冰作为固态二氧化碳，在常温常压下易升华，能够快速得到大量的二氧化碳气体，极大地提高效率。实际制取时，为加快干冰升华的速度，可将干冰碾碎成粉末，用药匙将干冰粉末（约1 g）加入200 mL干燥的塑料瓶中，等到瓶中无干冰固体残余，盖紧瓶盖，即集满一瓶二氧化碳气体。改进后的方法不需制取装置，且可以同时制取多瓶气体，大大节约了学生分组实验中制取二氧化碳气体所需的时间。

侯氏制碱法是二氧化碳在工业上的一个重要应用，是中国化工史上的巨大成就。实验室模拟侯氏制碱法，一般使用常规的药品制取二氧化碳气体（如碳酸钙与盐酸，还需要连接装有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，以除去挥发的氯化氢）。将产生的二氧化碳气体通入15 mL饱和氨盐水中，约30分钟后有白色固体（碳酸钠）出现。因时间较长，课堂教学中一般采用播放视频的方式呈现。对此，考虑用干冰来产生二氧化碳气体。将15 mL饱和氨盐水倒入200 mL塑料瓶（带气球缓冲装置）中，然后加入10 g干冰，再迅速振荡塑料瓶。可观察到，反应一开始干冰升华得到二氧化碳气体，导致气球膨大;充分振荡后二氧化碳气体被吸收，气球缩小。约3分钟后，10 g干冰升华完毕，瓶内生成大量白色固体。改进后的方法，省去了二氧化碳气体的制取和除杂装置;同时，干冰升华吸热，省去了用来冷却的冰水浴装置;带气球缓冲装置的塑料瓶可以密封，省去了尾气处理装置。干冰升华产生二氧化碳的速度远快于传统实验室制法，大大缩短了实验时间。

二、方便开展定量实验

干冰比二氧化碳气体容易称量。在复习课上研究二氧化碳与石灰水反应中的定量关系时，可利用这一点设计定量实验，培养学生的定量观。教学片段如下：

师我们知道二氧化碳和氢氧化钙的反应会因为二氧化碳量的不同而产生不同的实验现象。请一位同学具体说一说。

生只有少量二氧化碳时，生成碳酸钙，出现白色浑浊;二氧化碳过量时，碳酸钙会与二氧化碳和水反应，生成溶于水的碳酸氢钙，白色沉淀消失。

师我们来做一做这个实验。为了得到我们想要的实验现象，实验前我们需要知道“少量”和“过量”到底是多少？现在有一瓶100 g的饱和石灰水（常温时，氢氧化钙的溶解度约为0.165g），装在带气球缓冲装置的锥形瓶中，我们来推导一下，给出一个指导量。

生一开始发生的反应为Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O，计算后发现，通入约0.1 g二氧化碳气体时，沉淀CaCO3的量最大。继续通入二氧化碳气体，此时发生的反应为CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2，计算后发现，再通入约0.1 g二氧化碳气体，沉淀恰好溶解。

师二氧化碳气体的质量较难称量，我们今天用干冰和电子天平来验证一下，看看你的结论是否正确。

（学生称取0.1 g干冰后放入锥形瓶中，发现随着干冰的消失，沉淀越来越多;再加入0.1 g干冰，发现随着干冰的消失，沉淀越来越少，干冰消失后振荡，溶液也变为澄清。）

在该过程中，学生运用实验原理中的定量关系进行计算，利用干冰替代二氧化碳气体，证实计算结果与宏观实验现象一致，初步体会理论到实践以及被证实的成就感。

后续学习中，教师可带领学生分析反应过程中碳元素的化合价在反应前后有没有改变，也可利用碳酸钙、碳酸氢钙中钙元素、碳元素之间的定量关系及其对应的化学方程式（符号表征）来推导宏观实验现象的本质，促进学生宏观辨识与微观探析素养以及定量观的发展。

此外，干冰升华吸热会使水蒸气冷凝，形成“云蒸霞蔚”的奇妙景象，这是干冰趣味实验的主要原理。这样的现象作为“二氧化碳”教学的导入环节，可以令学生产生深刻印象，激发学习兴趣。