吳玉芬

關(guān)鍵詞：二氧化碳，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)易，微型，多種應(yīng)用

義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于化學(xué)課程目標(biāo)的全面落實(shí)具有重要作用。為了確保實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，我們應(yīng)該因地制宜合理使用實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，指導(dǎo)學(xué)生利用生活中的廢棄物制成簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)儀器，從日常生活中尋找可替代的化學(xué)試劑，培養(yǎng)學(xué)生資源利用的意識(shí)和實(shí)踐能力。同時(shí)為了使實(shí)驗(yàn)過程更簡(jiǎn)潔，實(shí)驗(yàn)效果更明顯，操作過程更簡(jiǎn)便，我們應(yīng)當(dāng)嘗試對(duì)一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

上教版九年級(jí)化學(xué)教材中有關(guān)二氧化碳性質(zhì)的內(nèi)容，包含了二氧化碳能與水反應(yīng)，能與氫氧化鈣溶液、氫氧化鈉溶液等堿溶液的反應(yīng)。通過學(xué)習(xí)，不僅要使學(xué)生知道這些反應(yīng)能發(fā)生，學(xué)會(huì)書寫正確的反應(yīng)方程式，還要學(xué)會(huì)通過實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這些反應(yīng)的發(fā)生，通過實(shí)驗(yàn)證明反應(yīng)之間的區(qū)別。氣體與溶液的反應(yīng)通常采用試管實(shí)驗(yàn)，用導(dǎo)管將氣體通入盛有溶液的試管中。二氧化碳與氫氧化鈣溶液（澄清石灰水）反應(yīng)有變渾濁的現(xiàn)象，不需要另外驗(yàn)證。但二氧化碳與水反應(yīng)、二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)沒有明顯現(xiàn)象，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明。

針對(duì)探究這兩個(gè)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，筆者做了嘗試與探索。

一、探究二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

1.創(chuàng)意來(lái)源

二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中沒有明顯現(xiàn)象，為了排除二氧化碳溶于水、與水反應(yīng)產(chǎn)生的干擾，證明二氧化碳確實(shí)能與氫氧化鈉反應(yīng)，教學(xué)中通常采用以下兩種方法，一是驗(yàn)證生成碳酸鹽：取反應(yīng)后的溶液，滴加過量稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)。二是選擇合適的裝置做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較一定體積二氧化碳分別被等體積的水和氫氧化鈉溶液吸收后容器內(nèi)氣壓的變化。目前經(jīng)常采用的有以下幾組典型的對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置（圖1），A組中觀察到插入NaOH溶液的試管中液面比水中的高，B中觀察到放NaOH溶液的瓶中的氣球比放水中的膨脹得大，C中觀察到放NaOH溶液的塑料瓶比放水的癟得多，D中觀察到加氫氧化鈉溶液的錐形瓶中倒吸入的水比加水的多，通過觀察到的現(xiàn)象都能說(shuō)明二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)。

上述的裝置在使用時(shí)，氫氧化鈉溶液用量較多，同時(shí)要收集較多量的二氧化碳，耗時(shí)較長(zhǎng)，制取二氧化碳消耗的原料也較多，浪費(fèi)資源。另外操作不是很簡(jiǎn)便，觀察現(xiàn)象有些等待時(shí)間也較長(zhǎng)，不適合用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。為了改善這些問題，做了如下一套簡(jiǎn)易的裝置。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

（1）實(shí)驗(yàn)材料：

實(shí)驗(yàn)儀器（用品）：塑料針筒、橡皮塞。

實(shí)驗(yàn)藥品：二氧化碳、氫氧化鈉溶液、蒸餾水。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置圖（圖2）

3.買驗(yàn)原理

（1）二氧化碳能溶于水，且能與水反應(yīng)。

（2）二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)。

（3）等體積的氫氧化鈉溶液吸收的二氧化碳比等體積的水吸收的二氧化碳多。

4.實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象

（1）取兩支規(guī)格相同的針筒，分別抽取等體積的二氧化碳?xì)怏w，再分別抽取等體積水和氫氧化鈉溶液，然后把針筒的嘴扎進(jìn)小橡皮塞密封;

（2）用手抓住針筒，上下振蕩數(shù)次。

（3）兩個(gè)針筒的活塞都有所下降，其中吸了氫氧化鈉溶液的針筒的活塞下降比吸了水的多（即體積減少的多）。

5.設(shè)計(jì)特色

上述實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四，需要收集兩瓶二氧化碳分開完成，操作不便。為了更方便學(xué)生操作，做了如下改進(jìn)。

（1）用針筒裝置，使用的藥品量少，節(jié)約成本;儀器簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，可用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn);產(chǎn)生現(xiàn)象的速度較快，有定量的數(shù)據(jù)體現(xiàn)，對(duì)比更明顯（該裝置可以從定性與定量?jī)蓚€(gè)角度反映氣體與溶液反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象）。

（2）利用該裝置，分別吸等體積的二氧化碳，再分別吸等體積飽和氫氧化鈉溶液和飽和氫氧化鈣溶液（圖3），密封后振蕩。通過觀察到氫氧化鈉溶液中的活塞下降比較低（該針筒內(nèi)體積減少得多），說(shuō)明吸收二氧化碳用氫氧化鈉溶液比氫氧化鈣溶液效果更好。

（3）利用針筒裝置，分別抽取二氧化硫氣體和高錳酸鉀溶液可以用來(lái)檢驗(yàn)二氧化硫氣體。該裝置也適用于其他氣體及溶液的反應(yīng)。

二、探究二氧化碳能與水反應(yīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

1.創(chuàng)意來(lái)源

上教版九年級(jí)化學(xué)教材中將二氧化碳通入滴有紫色石蕊試液的水中，觀察到紫色石蕊試液變成紅色。為了說(shuō)明二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸，還需要補(bǔ)充做以下實(shí)驗(yàn)（圖4），先用濾紙做四朵紙花，噴上紫色石蕊試液后晾干，收集兩瓶純凈干燥的二氧化碳?xì)怏w，第一朵紙花噴稀鹽酸，紙花變紅。第二朵紙花噴水，沒有變色。第三朵紙花放入干燥的二氧化碳中，沒有變色。第四朵紙花噴水后放入二氧化碳中，紙花變紅。依據(jù)現(xiàn)象得出：二氧化碳、水不能使石蕊變色，二氧化碳和水反應(yīng)生成了一種酸（碳酸）使石蕊變色。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

（1）實(shí)驗(yàn)材料：

實(shí)驗(yàn)儀器（用品）：廢棄球形無(wú)色糖果盒、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、彈簧夾、濾紙、噴壺。

實(shí)驗(yàn)藥品：干冰、紫色石蕊試液、無(wú)水氯化鈣（干燥劑）。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置圖（圖5），裝置實(shí)物（圖6）

3.實(shí)驗(yàn)原理

（1）干冰氣化產(chǎn)生二氧化碳，無(wú)水氯化鈣能除去二氧化碳中混有的水蒸氣。

（2）干燥的二氧化碳不能使紫色石蕊變色。

（3）二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變成紅色。

4.實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象

（1）取兩張濾紙，折成兩朵紙花，噴紫色石蕊試液后晾干;

（2）按圖連接儀器，檢查裝置氣密性良好后，先將無(wú)水氯化鈣、干石蕊花、水噴濕的石蕊花分別放在對(duì)應(yīng)的球中并旋緊，再將干冰放人第一個(gè)球中旋緊;

（3）一段時(shí)間觀察到，干燥的石蕊花沒有變色，而用水噴濕的石蕊花變成紅色。

5.設(shè)計(jì)特色

（1）該裝置使用廢棄的糖果盒為原料，有利于節(jié)能減排;搭建好的裝置小巧美觀，方便移動(dòng)，而且可以平放在桌面上，更適合用于學(xué)生實(shí)驗(yàn);利于該裝置，二氧化碳?xì)怏w的產(chǎn)生、干燥、性質(zhì)驗(yàn)證三個(gè)內(nèi)容的操作連貫完成，實(shí)驗(yàn)效率更快。

（2）該裝置選擇干冰作為二氧化碳的來(lái)源，若沒有干冰，也可以加入石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳。

在平時(shí)的教學(xué)中要注重和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓實(shí)驗(yàn)更好地服務(wù)于教學(xué)。盡可能多地設(shè)計(jì)一些操作簡(jiǎn)便且學(xué)生易上手的實(shí)驗(yàn)，將大的實(shí)驗(yàn)裝置微型化，將開放的裝置密閉化，變不可移為可移。努力提高實(shí)驗(yàn)條件，不僅要做好教材上的實(shí)驗(yàn)，還要開發(fā)教材以外的能促進(jìn)化學(xué)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)，做到每個(gè)學(xué)生都能動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，發(fā)揮學(xué)生的主體地位，促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)。