來源:網絡 作者:匿名 2010-04-26 14:35:12
初中化學實驗設計之三氧化碳性質的探究
1.化學反應原理:
⑴一般情況下,二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒,二氧化碳的密度比空氣大,是空氣密度的1.5倍,故二氧化碳可以滅火。將二氧化碳傾倒入盛有高低不同的兩支蠟燭的燒杯中,可見蠟燭由下而上依次熄滅。
⑵二氧化碳能溶于水。在集滿二氧化碳的塑料瓶中,加入水振蕩,二氧化碳溶解,致瓶內壓強變小而出現內陷現象。
⑶二氧化碳能和水反應,生成碳酸。
碳酸能使濕潤的紫色石蕊試紙變紅色。
碳酸很不穩定,受熱或濃度較高時易分解。
將變紅色的石蕊試紙加熱,試紙又變成紫色。
⑷二氧化碳與石灰水中的氫氧化鈣反應,生成難溶性的碳酸鈣而使溶液變渾濁。這是室驗室檢驗二氧化碳的常用方法。
2.實驗儀器:燒杯、塑料瓶、集氣瓶、噴壺、試管等。
實驗藥品:二氧化碳、蠟燭、石蕊試紙、水、新配制的澄清石灰水等。
3.探究方案:
⑴用鐵片彎成一個小階梯,用酒精燈稍加熱。將兩支長短相同的蠟燭趁熱按在鐵片上,待冷卻后,蠟燭即固定在鐵片上了。將此置于燒杯中。手握集氣瓶,將其中新收集的二氧化碳順燒杯壁緩緩傾倒入燒杯同,可看到小蠟燭由下而上熄滅。如圖17-1。由此說明二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒,密度比空氣大。
做此實驗時,收集的二氧化碳要盡可能滿,盡可能純凈。集氣瓶用較大的為宜。傾倒時要沿杯壁往下倒,太快上下蠟燭一道熄滅,太慢,下面的蠟燭熄滅了,上面的蠟燭還會繼續燃燒。教師最好事先做幾次,體驗一下傾倒速度。以保證實驗的成功。
⑵用塑料瓶收集一瓶二氧化碳,倒入約三分之一體積的水,立即旋緊瓶蓋,振蕩。觀察到塑料內陷。如圖17-2。證明二氧化碳能溶于水。
⑶用吸水性較好且有一度強度的紙折四朵小花,將其完全浸入石蕊試液中,取出晾干后,再浸入石蕊試液中,取出晾干。直到紙花變成明顯的紫色為止。
向第一朵小花上噴稀醋酸(或稀鹽酸等),紙花變紅色。說明石蕊試液遇酸變紅色;
向第二朵小花噴水,紙花不變色。說明水不能使石蕊變紅色;
將第三朵紙花放入集滿二氧化碳的集氣瓶中。紙花也不變色,說明二氧化碳不能使石蕊變色。
第四朵紙花先噴水濕潤,再放入集滿二氧化碳的集氣瓶中。紙花變紅色。說明此時有酸存在,是二氧化碳與水反應的產物碳酸,如圖17-3。
取出第一朵和第四朵變色的紙花,分別放在酒精燈火焰上加熱。第一朵紙花不變色,第四朵紙花變紫色。由此說明碳酸不穩定,遇熱分解。
⑷在試管中取5mL左右的澄清石灰水,通入二氧化碳,石灰水變渾濁。
4.探究評價:
⑴傾倒二氧化碳的實驗需要有一定的經驗,不易成功。該實驗燒杯容積要適當,過小,倒入的二氧化碳很快充滿整個燒杯,導致上下蠟燭幾乎同時熄滅。燒杯太大,二氧化碳量不足,下層蠟燭熄滅而上層蠟燭繼續燃燒。燒杯宜以150mL,集氣瓶用250mL為宜。
⑵證明二氧化碳溶解性實驗效果明顯,操作簡便,效果很好。
⑶二氧化碳與水的反應中,紙花的制作有一定的難度。紙質太軟,浸泡時紙張易泡化,紙花不成形,紙質太硬,石蕊在紙花上不易形成較均一的紫色。向紙花上噴酸時,由于噴霧的不均勻,紙花上出現紅色斑點,而不是均一的紅色。
⑷二氧化碳和石灰水反應時,通入二氧化碳的時間要控制好。出現明顯的渾濁即停止通入二氧化碳。若繼續通入,二氧化碳與碳酸鈣繼續反應,生成可溶性的碳酸氫鈣,溶液又變澄清。
5.資源開發:
⑴為避免傾倒二氧化碳失敗,可將實驗進行如下改進,如圖17-4。點燃階梯上蠟燭,從導管中通入二氧化碳,一會兒就可看到下層蠟燭熄滅,然后上面的蠟燭熄滅。當然,通入二氧化碳的速度不可太快,太快蠟燭熄滅的時間差太小,不易分辨。
⑵證明二氧化碳的密度大,可選用以下實驗。
①如圖17-5所示。在鐵架臺上掛兩個紙袋(或塑料袋),調整,其其平衡。向右邊的紙袋內倒入二氧化碳,可明顯看到杠桿向右側傾斜。從面證明二氧化碳的密度比空氣大。
②如圖17-6所示。取一只天平,在天平左邊放一只250mL的燒杯,用砝碼平衡。再向燒杯內倒入二氧化碳,可明顯看到天平向二氧化碳一側傾斜。以此證明二氧化碳的密度比空氣大。
③取一只大的空燒杯(1000mL以上,也可以用小塑料桶代替),蓋上玻璃片,用向上排空氣法收集一杯二氧化碳氣體備用。
如圖17-7,用滴管頭醮些洗發精溶液,吹起空氣泡,輕輕擺動滴管頭,讓空氣泡落入充滿二氧化碳的大燒杯內。空氣汽可以二氧化碳中飄浮一段時間。證明二氧化碳的密度比空氣大。
如圖17-8所示。還可以用極薄的塑料袋吹成一個小氣球,放在大燒杯內,再向燒杯底部能入二氧化碳。氣球能緩緩上升到燒杯口部,證明二氧化碳的密度比空氣大。
6.創新思維:
⑴能否用燃著木條熄滅要驗純二氧化碳?
用排稀酸法收集不同體積的二氧化碳和空氣的混合氣體,再用燃著的木條試驗,測得如下數據。
編號 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅴ |
CO2體積(%) |
80 |
60 |
40 |
20 |
10 |
空氣體積(%) |
20 |
40 |
60 |
80 |
90 |
木條燃燒情況 |
熄滅 |
熄滅 |
熄滅 |
時燃時熄 |
安靜燃燒 |
實驗證明,只有二氧化碳在空氣中的體積分數高于20%時,燃著的木條就會熄滅。可見,用燃著的木條試驗二氧化碳的純度是不可靠的。因此,用排空氣法收集二氧化碳并用燃著的木條驗純,不一定能得到較純的二氧化碳氣體。因此,要處到純凈的二氧化碳氣體,就應該盡可能用排液體的方法收集。這些方法包括排飽和碳酸氫鈉溶液、排稀酸(如在水槽中滴幾滴稀鹽酸等)溶液等方法。
⑵二氧化碳的噴泉實驗。
在雙孔膠塞上插入一根帶止水夾的導管,用滴管吸入一管的新配制的澄清石灰水,插入膠塞內。備用。
用燒瓶收集一瓶二氧化碳氣體,立即塞上帶導管和膠頭滴管的雙孔塞。導管插入盛有新配制的澄清石灰水的燒杯中。固定在鐵架臺上。用手擠壓膠頭滴管的膠頭,將澄清石灰水擠入燒瓶內,打開止水夾。可見到澄清石灰水順導管逆流入燒瓶內,并形成乳白色的"噴泉"。如圖17-9。
該實驗不僅能說明二氧化碳可以與石灰水反應,而且具有很強的視覺沖擊力,對于調動學生的學生興趣很有效果。
⑶二氧化碳不能支持燃燒嗎?
用坩堝鉗夾住一根用砂紙打磨光亮的鎂條,在酒精燈火焰上點燃,迅速伸入集滿二氧化碳的集氣瓶中,鎂條繼續燃燒,產生耀眼的白光,生成白色固體,同時,在集氣瓶壁出現黑色細小的顆粒物。這是由于鎂能在點燃條件下,與二氧化碳發生劇烈的反應而燃燒。
可見,說二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒,并不是絕對的。
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