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一举两得——二氧化碳的制备与性质

摘要：二氧化碳是中学教材要求掌握的两种气体之一，也是与生活实际联系密切极其密切和广泛的一种重要物质。通过实验探究二氧化碳的性质和在生活中的应用，不仅能使学生实验基本技能得到发展和强化，而且能激发他们对学习的兴趣。中学化学教材中将二氧化碳的制备与性质实验分开展示，不利于学生整体看待问题能力的培养。在“创新”盛行的理念之下，操作简单、现象明显的化学创新实验也迎来了春天。

关键词：二氧化碳的制备与性质；实验探究；创新实验

一、研究背景

实验室制备二氧化碳是初中化学的重点，也是历年中考的命题热点。通过实验能让学生有更多机会主动地体验科学探究的过程，在知识的形成，相互联系和应用过程中养成科学的态度，学习科学方法，在“做科学”的探究实践中培养学生创新精神和实践能力，而且能够激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念；引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力；引导学生认识化学、技术、社会、环境的相互关系，理解科学的本质，提高学生的科学素养。[1]在学习制备二氧化碳相关知识的学习以及结合前期氧气的制备，学生就能将实验室制备气体的实验分为两大类：固——固加热型、固——液不加热型。近年来，实验创新以其操作简单、节约药品、现象明显在实验研究领域成为了人们研究的热点。对于二氧化碳的实验创新大多有两种角度出发：一是以雪碧为原料制取二氧化碳，二是以倾倒二氧化碳实验改进为话题。有的操作较为繁琐，有的则试剂用量较大，造成浪费，不够环保节约。因此，有必要设计一种更为简便,直观,操作性强的实验方法，引导学生深人思考和深度探究,培养学生学以致用,敢于创新的精神。于是，笔者从试剂和反应容器代用角度进行实验创新，增强了实验的可操作性，提高了实验的成功率。在了解鲁尔三通装置在测量空气中氧气的含量实验的优点之后，笔者就考虑将简易启普发生器与鲁尔三通结合进行二氧化碳的制备与性质实验。简易启普发生器（图一）的优点在于可通过控制排气节门，根据需要随时可开始和停止实验。鲁尔三通的优点（图二）在于气流流向的可控性[2]，因此可将两者优点结合不仅利于二氧化碳的制备还有利于性质的研究。

图一图二

二、实验装置

在本实验中利用简易启普发生器制备二氧化碳的同时利用鲁尔三通性质进行验证，利用鲁尔三通的A端口进行二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的实验和二氧化碳易溶于水且溶液呈现酸性能使紫色的石蕊试纸变红；鲁尔三通的B端口就用于验证二氧化碳不燃烧且不支持燃烧以及密度比空气大的实验。

三、实验原理

1.二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧

2.CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2

3.H2O+CO2==H2CO3===H2O+CO2

4.Ca(OH)2+CO2==CaCO3+H2O

四、实验仪器

鲁尔三通（1个）、简易启普发生器（1个）、直角形导管（2根）、紫色石蕊试液（少量）、澄清石灰水（少量）、玻璃烧杯（2个）、燃着的蜡烛（2支）、酒精灯（1个）、集气瓶（1个）、橡胶夹（3个）

五、实验步骤

1.检查启普发生器实验仪器的气密性

2.按图（图三）安装仪器

图三

3.先关闭玻璃活塞，向试管中多孔板上缓慢的放入碳酸钙小颗粒固体，紧接向长颈漏斗中注入稀盐酸并打开活塞和A1橡皮夹的试管夹，观察实验现象

4.带观察到集气瓶中澄清石灰水变浑浊后，打开A2橡皮夹，待石蕊试液变色后关闭A2橡胶夹并点燃酒精灯，观察实验现象

5.关闭A1橡皮夹和A2橡皮夹并打开B橡皮夹，观察实验现象

6.待反应结束以后，关闭活塞即可

7.将反应后的液体倒入废液槽

六、实验现象

利用改进后的实验装置，当反应开始进行时打开A1橡皮夹关闭A2试管夹和B试管夹，可以明显的看到澄清石灰水变浑浊；紧接着打开A2橡皮夹，能够看到紫色石蕊溶液变成红色，当点燃酒精灯对烧杯进行加热时会观察到红色石蕊试纸褪色变为紫色石蕊试纸；最后关闭A1、A2橡皮夹打开B橡皮夹，会观察到烧杯中两只燃着的蜡烛由下往上熄灭。

七、注意事项

1.在实验过程中要注意对实验装置检查气密性，对于简易启普发生器检查气密性的方法是从球形漏斗口处加入水，当水浸没球形漏斗下端后关闭导气管上的活塞续加入水，球形漏斗内外会出现液面差，观察液面，在一段时间内不发生变化，表明气密性良好。

2.在进行二氧化碳易溶于水且能使紫色石蕊试液变红后做碳酸受热易分解的实验时应该先关闭A2试管夹，然后点燃酒精灯以防因为内外压强差从而造成倒吸现象。

八、创新优点

1.操作连贯，节约时间效率高。在本实验中通过利用启普发生器可利于实验的即停即开，[3]且在实验仪器摆