探究实验设计之二氧化碳制取的研究

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1、探究实验设计之二氧化碳制取的研究1.化学反应原理：该实验分为儿个部分。第一部分，根据复习和归纳氧气的实验室制取，总结出气体制备的发生装置与收集装置选择的思路。第二部分，探究二氧化碳实验室制备装置的选择。实验室制取二氧化碳得用石灰石（或人理石）与稀盐酸在常温下反应。CaCO3+2HCI—CaCl2+H2O-FCO2f据此探究二氧化碳制取的装置。首先得有容器，由于该反应不需要加热，该反应的容器有-很大的选择范围。为了在反应前固体与液体不接触，可以添加一个加液体的装置（比如长颈漏斗、注射器等），反应不

2、需要加热，故不需要酒粘:灯等加热的设备。二氧化碳能溶于水，不宜用排水集气法收集；二氧化碳密度比空气大，可用排上排空气集气法收集。第三部分：制取二氧化碳。用石灰石和稀盐酸反应，用最简单的装置制取。2.实验仪器：试管、烧杯、单孔塞、集气瓶、玻璃片等。实验药站：石灰石（或大理石）、稀盐酸、澄清石灰水等。3.探究方案：（1）在复习氧气的实验室制法的棊础上归纳出制取气体的发生装置和收集装置选择的思路气体的发生装置的选择必须考虑：①考虑反应物的状态（固态与固态或固态与液态或液态与液态，小学实验中一般不会出现

3、气态与气态物质反应制备气体的情况）；②考虑反应条件（是常温下反应还是加热条件下反应）。气体的收集装置的选择由气体的性质决定的。不易溶于水的能用排水集气法收集；密度小于空气月•不与空气中任何气体反应的用向下排空气集气法收集密度比空气大H•不与空气中任何成分反应的，用向上排空气集气法收集。⑵探究制取二氧化碳的装置。在上述分析的基础上，教材引导学生从图16-1中选择仪器，组装成制収二氧化碳的实验宗装置。其实可选择的仪器远不止这些。锥形瓶Q集气瓶长颈漏斗6oB平底烧瓶烧杯试管导管酒精灯图16-1因此必须

4、行容器盛装反制取二氧化碳用块状固体石灰石（或人理石）与液体稀盐酸反应,应物。反应不需要加热，所以该容器的选择范围很大，儿乎所有能用带导管的塞子封闭容器口的都可以选择作为该反应的容器。比如试管、锥形瓶、烧瓶、广口瓶，甚至连FI常牛:活中的各种瓶子。为了使反应开始准备充分后再收集二氧化硯就冇必要在此Z前将反应物石灰石（或大理石）和稀盐酸分开。可在装置屮加一长颈漏斗或分分液漏斗。若用长颈漏斗，需插入液面以下进行液封，防止气体从长颈漏斗小逸出。还可以选用注射器等，不赘述。二氧化碳能溶于水，但溶解性不大，

5、1体积水中仅溶解1体积二氧化碳，且溶解的速度比较慢，完全可以用启普发生器器制取。图162是笔者列举的几例制取二氧化碳的装置。可引导学生开动脑筋，还可以找出很多装置。图16>2⑶制取二氧化碳学生实验可用最简单的装置。①检查装置的气密性。装置好装置，用手握住试管，导管另一端插入水中，观察有无气泡产生。②在试管内加入适量的石灰石（或大理石），加适量的稀盐酸，塞上带导悖的塞了。③用向上排空气法收集气体，用燃着的木条放在集气瓶口试验，若木条熄火，说明二氧化1.探究评价:⑴二氧化碳发生装置的选择是该探究的重

6、点。教材如此安排有利于开发学生的学科能力。教师应引导学生，培养其发散思维，尽可能多地找出发牛装置。⑵二氧化碳制取采用上述实验，药品用量少，装置简单，操作方便。但制取的二氧化碳量也少，更换药品很不方便，更不能控制反应的开始与终止。教师实验可采用如下装置。（如图16-4）图1.资源开发：⑴原料选择：用于制取二氧化碳的商品很多，除人理石和石灰石外，还可以选用的有鸡蛋壳、贝壳等。水泥块和陈旧的石灰块也有较好的制取效來，但山于含朵质较多，反应时，容器中会出现人量的黑色泡沫，外观很不好看。（2）仪器选择：口

7、常生活屮的很多容器都可以用作制取二氧化碳的容器，如矿泉水瓶、牛奶瓶等。（3）制取二氧化碳量较多吋，可用如图16-5所示装置制取。图16~5接收集装置酸盐稀取两支无底的废旧试管，将试管口锂平，一去底部塞上帯导管的单孔塞，另一支上下都塞上带导管的单孔塞，并用橡皮管将其连接起來，固定在铁架台上。在A管中加入适量的稀盐酸，在B管中加入石灰石（或大理石）。提起A管，使稀盐酸流入B管内，与石灰石接触反应。不用时，可将A管放低，稀盐酸流入A管内，反应停止。该装置虽然不是利用启普发生器的原理，但也町以控制反应的

8、进行与停止。1.创新思维：（1）醋酸和纯碱能否用于制取二氧化碳？不能。很多资料里都用这种方法作为学生的家庭实验，但笔者做了很多次，效果都很差，反应速率很慢。⑵稀硫酸能否用于制収二氧化碳？能。硫酸与块状石灰石或人理石反应时，一开始有大量气泡产生。随着吋间的推移，反应速率越来越慢，戢后停止。这是由于反应生成了不易溶于水的硫酸钙，阻止了反应的进一步进行。CaCO3+H2SO4=CaSO4I+H2O+CO]t但若将石灰石（或人理石）研成粉末再与稀硫酸反应，则有理想怕反应速度。若稀硫酸的量足够，可保证石灰