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1、探究实验设计之二氧化碳性质的探究探究实验设计之二氧化碳性质的探究1 ?化学反应原理：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。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。二氧化碳能和水反应，生成碳酸。H2O+CO2 = H2COS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。H?CO 5 = IbO+CO t将变红色的石蕊试纸加热，试纸又变成紫色。 二氧化碳与石灰水中
2、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。CO2+Ca(OH) 2 = CaCO, I +H?O2. 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：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。17417-2做此实验时，收集的二氧化碳要尽可能
3、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，体验一下 倾倒速度。以保证实验的成功。 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。 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
4、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，是二氧化碳与 水反应的产物碳酸，如图 17-3 。IV 尊水 . 后放入二氧化强中图173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。 在试管中取5 mL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：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
5、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 250 mL 为宜。证明二氧化碳溶解性实验效果明显，操作简便，效果很好。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，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。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。CilCOyf H-O KO 3 = Ca(HCOi ) 25. 资源开发：为避免倾倒二氧
6、化碳失败，可将实验进行如下改进，如图 仃-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。17-4 证明二氧化碳的密度大，可选用以下实验如图 17-5 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。 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，显看到天平向二氧化碳一侧倾斜。以此证明二氧化可明碳的密度比空气大。 取一只大的空烧杯
7、（ 1000 mL 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。如图仃 -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。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：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In出IVVCO 体积80604020
8、10( %空气体2040608090积（ %木条燃熄灭时燃安静熄灭熄灭燃烧烧情况时熄实验证明，只有二氧化碳在空气中的体积分数高于20% 寸，燃着的木条就会熄灭。可见，用燃着的木条试验二氧化碳的纯度是不可靠的。因此，用排空气法收集二氧化碳并用燃着的木条验纯，不一定能得到较纯的二氧化碳气体。因此，要处到纯净的二氧化碳气体，就应该 尽可能用排液体的方法收集。这些方法包括排饱和碳酸 氢钠溶液、排稀酸（如在水槽中滴几滴稀盐酸等）溶液 等方法。 二氧化碳的喷泉实验。在双孔胶塞上插入一根带止水夹的导管，用滴管吸入 一管的新配制的澄清石灰水，插入胶塞内。备用。用烧瓶收集一瓶二氧化碳气体，立即塞上带导管和胶头滴
9、管的双孔塞。导管插入盛有新配制的澄清石灰水的烧杯中。固定在铁架台上。用手挤压胶头滴管的胶头，将澄清石灰水挤入烧瓶内，打开止水夹。可见到澄清石 灰水顺导管逆流入烧瓶内，并形成乳白色的“喷泉”。 如图 17-9 。图179该实验不仅能说明二氧化碳可以与石灰水反应，而且具有很强的视觉冲击力，对于调动学生的学生兴趣很有效果。 二氧化碳不能支持燃烧吗？用坩埚钳夹住一根用砂纸打磨光亮的镁条，在酒精灯火焰上点燃，迅速伸入集满二氧化碳的集气瓶中，镁条继续燃烧，产生耀眼的白光，生成白色固体，同时，在集气瓶壁出现黑色细小的颗粒物。这是由于镁能在点燃 条件下，与二氧化碳发生剧烈的反应而燃烧。2Mg+C ( h 2MgO+C可见，说二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，并不是绝对的
