探究实验设计之二氧化碳性质的探究

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1、探究实验设计之二氧化碳性质的探究1．化学反应原理：⑴一般情况下，二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，二氧化碳的密度比空气大，是空气密度的1.5倍，故二氧化碳可以灭火。将二氧化碳倾倒入盛有高低不同的两支蜡烛的烧杯中，可见蜡烛由下而上依次熄灭。⑵二氧化碳能溶于水。在集满二氧化碳的塑料瓶中，加入水振荡，二氧化碳溶解，致瓶内压强变小而出现内陷现象。⑶二氧化碳能和水反应，生成碳酸。碳酸能使湿润的紫色石蕊试纸变红色。碳酸很不稳定，受热或浓度较高时易分解。将变红色的石蕊试纸加热，试纸又变成紫色。⑷二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应，生成难溶性的碳酸钙而使溶液变浑浊。这是室验室检验二氧化碳的常用方法。2．

2、实验仪器：烧杯、塑料瓶、集气瓶、喷壶、试管等。     实验药品：二氧化碳、蜡烛、石蕊试纸、水、新配制的澄清石灰水等。3．探究方案：⑴用铁片弯成一个小阶梯，用酒精灯稍加热。将两支长短相同的蜡烛趁热按在铁片上，待冷却后，蜡烛即固定在铁片上了。将此置于烧杯中。手握集气瓶，将其中新收集的二氧化碳顺烧杯壁缓缓倾倒入烧杯同，可看到小蜡烛由下而上熄灭。如图17-1。由此说明二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，密度比空气大。做此实验时，收集的二氧化碳要尽可能满，尽可能纯净。集气瓶用较大的为宜。倾倒时要沿杯壁往下倒，太快上下蜡烛一道熄灭，太慢，下面的蜡烛熄灭了，上面的蜡烛还会继续燃烧。教师最好事先做几次

3、，体验一下倾倒速度。以保证实验的成功。⑵用塑料瓶收集一瓶二氧化碳，倒入约三分之一体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。观察到塑料内陷。如图17-2。证明二氧化碳能溶于水。⑶用吸水性较好且有一度强度的纸折四朵小花，将其完全浸入石蕊试液中，取出晾干后，再浸入石蕊试液中，取出晾干。直到纸花变成明显的紫色为止。向第一朵小花上喷稀醋酸（或稀盐酸等），纸花变红色。说明石蕊试液遇酸变红色；向第二朵小花喷水，纸花不变色。说明水不能使石蕊变红色；将第三朵纸花放入集满二氧化碳的集气瓶中。纸花也不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变色。第四朵纸花先喷水湿润，再放入集满二氧化碳的集气瓶中。纸花变红色。说明此时有酸存在，是

4、二氧化碳与水反应的产物碳酸，如图17-3。取出第一朵和第四朵变色的纸花，分别放在酒精灯火焰上加热。第一朵纸花不变色，第四朵纸花变紫色。由此说明碳酸不稳定，遇热分解。⑷在试管中取5mL左右的澄清石灰水，通入二氧化碳，石灰水变浑浊。4．探究评价：⑴倾倒二氧化碳的实验需要有一定的经验，不易成功。该实验烧杯容积要适当，过小，倒入的二氧化碳很快充满整个烧杯，导致上下蜡烛几乎同时熄灭。烧杯太大，二氧化碳量不足，下层蜡烛熄灭而上层蜡烛继续燃烧。烧杯宜以150mL，集气瓶用250mL为宜。⑵证明二氧化碳溶解性实验效果明显，操作简便，效果很好。⑶二氧化碳与水的反应中，纸花的制作有一定的难度。纸质太软，

5、浸泡时纸张易泡化，纸花不成形，纸质太硬，石蕊在纸花上不易形成较均一的紫色。向纸花上喷酸时，由于喷雾的不均匀，纸花上出现红色斑点，而不是均一的红色。⑷二氧化碳和石灰水反应时，通入二氧化碳的时间要控制好。出现明显的浑浊即停止通入二氧化碳。若继续通入，二氧化碳与碳酸钙继续反应，生成可溶性的碳酸氢钙，溶液又变澄清。5．资源开发：⑴为避免倾倒二氧化碳失败，可将实验进行如下改进，如图17-4。点燃阶梯上蜡烛，从导管中通入二氧化碳，一会儿就可看到下层蜡烛熄灭，然后上面的蜡烛熄灭。当然，通入二氧化碳的速度不可太快，太快蜡烛熄灭的时间差太小，不易分辨。⑵证明二氧化碳的密度大，可选用以下实验。①如图17

6、-5所示。在铁架台上挂两个纸袋（或塑料袋），调整，其其平衡。向右边的纸袋内倒入二氧化碳，可明显看到杠杆向右侧倾斜。从面证明二氧化碳的密度比空气大。②如图17-6所示。取一只天平，在天平左边放一只250mL的烧杯，用砝码平衡。再向烧杯内倒入二氧化碳，可明显看到天平向二氧化碳一侧倾斜。以此证明二氧化碳的密度比空气大。③取一只大的空烧杯（1000mL以上，也可以用小塑料桶代替），盖上玻璃片，用向上排空气法收集一杯二氧化碳气体备用。如图17-7，用滴管头醮些洗发精溶液，吹起空气泡，轻轻摆动滴管头，让空气泡落入充满二氧化碳的大烧杯内。空气汽可以二氧化碳中飘浮一段时间。证明二氧化碳的密度比空气大

7、。如图17-8所示。还可以用极薄的塑料袋吹成一个小气球，放在大烧杯内，再向烧杯底部能入二氧化碳。气球能缓缓上升到烧杯口部，证明二氧化碳的密度比空气大。6．创新思维：⑴能否用燃着木条熄灭要验纯二氧化碳？用排稀酸法收集不同体积的二氧化碳和空气的混合气体，再用燃着的木条试验，测得如下数据。编号ⅠⅡⅢⅣⅤCO2体积（%）8060402010空气体积（%）2040608090木条燃烧情况熄灭熄灭熄灭时燃时熄安静燃烧实验证明，只有二氧化碳在空气中的体积分数高于20%时