帥小寶

（福建省石獅市實驗中學(xué)，福建石獅 362700）

引 言

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》特別強調(diào)對學(xué)生能力的培養(yǎng)，強化學(xué)生的實驗要求。在教學(xué)中，教師應(yīng)注重實驗教學(xué)，創(chuàng)設(shè)以實驗為主的科學(xué)探究活動，以提升學(xué)生的科學(xué)探究能力[1]。為了讓學(xué)生更好地掌握知識，提高探究能力和創(chuàng)新精神，筆者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗，對教材實驗中存在的不足提出改進和創(chuàng)新建議。

一、教材實驗存在的問題

CO2的制取和性質(zhì)是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重難點內(nèi)容，教材就CO2的制取和性質(zhì)設(shè)計了5個實驗（見圖1-5），分別證明CO2能使石灰水變渾濁、使紫色石蕊試液變紅、不可燃不助燃、密度大于空氣的主要性質(zhì)。其中，將CO2通入紫色石蕊試液實驗無法突破“CO2本身無酸性，是CO2與水反應(yīng)產(chǎn)生酸性物質(zhì)使其變色”這一難點，且容易讓學(xué)生誤認(rèn)為：可用紫色石蕊試液檢驗CO2氣體。再者，將CO2氣體倒入放有高低蠟燭的燒杯中的實驗，需要事先收集CO2，準(zhǔn)備工作耗時間，且制取的CO2若氣密性不好容易逸散，導(dǎo)致實驗失敗。該實驗由于燃燒放熱讓氣體無法下沉，若操作稍有不當(dāng)，就會看到上層蠟燭先滅等現(xiàn)象，產(chǎn)生反效果，甚至容易燙傷。5個實驗藥品消耗量大，器材煩瑣，教學(xué)中攜帶不便，操作中存在不足之處。針對上述問題，筆者對該課實驗進行了改進。

二、實驗改進及使用說明

（一）儀器和藥品

廣口瓶一個（配橡皮塞）、注射器1支、橫口試管3支、酒精燈、打火機、鑷子、小木條、棉花、藍色石蕊試紙、大理石（或石灰石）、稀鹽酸、澄清石灰水。

（二）實驗裝置及操作

第一，將單孔橡皮塞打孔，套入橫口試管，并將注射器針頭插入單孔橡皮塞。裝置組裝如圖6所示。

第二，用注射器中吸取少量稀鹽酸，在集氣瓶中加入石灰石，在橫口試管中加入少量澄清石灰水。塞好瓶塞，往瓶中慢慢注入少量稀鹽酸，在試管口放一根燃著的木條，可觀察到木條熄滅（如圖7）。這說明，CO2不能燃燒也不支持燃燒的化學(xué)性質(zhì)，收集CO2氣體時常用于驗滿。過一段時間可觀察到澄清石灰水變渾濁，說明CO2能與石灰水反應(yīng)，使澄清石灰水變渾濁，常用此法檢驗CO2氣體。

第三，將圖6中的瓶塞取出，換成套有兩個橫口試管的雙孔橡皮塞，兩個試管上下分別放一小段干燥和濕潤的藍色石蕊試紙，橫口處塞一團用于吸收水蒸氣的棉花，組裝成如圖8所示的裝置。

第四，瓶中殘留的CO2，可以使?jié)駶櫟氖镌嚰垼ㄓ遥┳兗t，而左邊干燥石蕊試紙不變紅（見圖8、圖9）。該實驗直觀說明CO2本身沒有酸性，是CO2與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì)，使石蕊試紙變紅。同時，觀察到試管底部的石蕊試紙比管口試紙更快變紅，說明CO2密度大于空氣。若要證明碳酸不穩(wěn)定，可取管口變色后的濕潤石蕊試紙在點燃的酒精燈上方烘干，觀察顏色變化（見圖10-12）。

第五，該實驗裝置不僅可以用來探究CO2的性質(zhì)實驗，還可以用來制取CO2。若要將產(chǎn)生的CO2收集起來，只需在試管口接上帶導(dǎo)管的單孔橡皮塞，伸入集氣瓶即可（見圖13），實現(xiàn)CO2制取和性質(zhì)探究為一體，操作簡單方便，節(jié)約環(huán)保。

三、改進后實驗的優(yōu)點

第一，通過該實驗，學(xué)生直觀認(rèn)識到CO2具有使澄清石灰水變渾濁、與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì)、不可燃不助燃、密度大于空氣等主要性質(zhì)。實驗過程一氣呵成，所需CO2少，現(xiàn)象明顯，便于操作和觀察，可用于教師演示或?qū)W生分組實驗，有利于學(xué)生更好地理解和掌握知識。

第二，該實驗所使用儀器簡單輕便，利用注射器添加稀鹽酸，可控制反應(yīng)速率，節(jié)約藥品。

第三，實驗對常見的試管進行適當(dāng)加工，在中間燒一個洞，這極大地簡化了實驗步驟和儀器，達到事半功倍的效果，是本實驗的一大創(chuàng)新點。對常見教具適當(dāng)改進，有意識培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

第四，本實驗用石蕊試紙代替石蕊試液，并設(shè)計對照實驗，幫助學(xué)生理解“CO2本身無酸性，與水反應(yīng)生成酸性物質(zhì)使石蕊變紅”這一難點。通過改進后的對照實驗，學(xué)生初步懂得利用控制單一變量進行實驗研究的方法，突破重難點。為了避免水蒸氣對“探究CO2是否與水發(fā)生反應(yīng)”這一實驗的干擾，在試管橫口處放置兩團包裹無水氯化鈣的棉花團，去除水霧，讓實驗更加嚴(yán)謹(jǐn)，增加實驗的科學(xué)性，幫助學(xué)生逐步形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S。

第五，教材中“收集一瓶CO2倒入高低不同的蠟燭”的實驗，須先收集一大瓶CO2，步驟煩瑣，操作不當(dāng)容易失敗，改成將濕潤試紙放在試管上、下進行對比，直觀掌握“CO2密度比空氣大”的性質(zhì)。實驗過程中無須再提前制取CO2，這極大地簡化了實驗準(zhǔn)備工作，提高了實驗成功率，有利于后續(xù)進行碳酸受熱易分解的性質(zhì)實驗，只需用鑷子取管口變紅試紙進行烘干，即可快速得出實驗結(jié)論，環(huán)環(huán)相扣。

第六，該實驗利用簡單的裝置，對書本多個實驗進行了整合創(chuàng)新，讓學(xué)生也可以動手操作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。還可對該裝置進行拓展，不僅用于CO2性質(zhì)探究，還用于制取和收集CO2、O2、H2等氣體。

第七，該實驗裝置可以用來做氧氣性質(zhì)實驗。（1）做鐵絲在純氧中燃燒的實驗：用注射器中吸取過氧化氫，在集氣瓶中加入MnO2固體粉末，在橫口試管底部放入干沙或水，將蘸有酒精或綁有用于引燃的小木炭的長鐵絲伸入試管進行燃燒，氧氣充足，持續(xù)產(chǎn)生，現(xiàn)象更加持久、明顯。（2）做木炭在純氧中燃燒的實驗：在試管底部放入澄清石灰水，將紅熱木炭伸入試管進行燃燒，可看到發(fā)出白光，石灰水變渾濁，進一步證明產(chǎn)物是CO2，操作方便，現(xiàn)象更加明顯。同樣，可以做硫在氧氣中燃燒的實驗。為了防止污染，可在試管底加入氫氧化鈉溶液吸收So2氣體，綠色環(huán)保。

第八，該裝置靈活性強，安全可靠。微型實驗節(jié)約藥品，實驗現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生進行實驗和觀察，值得使用和推廣。

結(jié) 語

CO2是初中化學(xué)要求掌握的一種重要化合物，因此，探究CO2的性質(zhì)實驗對學(xué)生理解、掌握其性質(zhì)有很大的幫助，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗?zāi)芰?，有助于培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。通過改進和創(chuàng)新該實驗，教師能進一步構(gòu)建高效課堂，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。