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蜀麓耕夫山野草堂

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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】实验研究17——二氧化碳性质的探究  

2009-06-09 10:15:44|  分类: 实验研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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探究实验设计十七:

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。

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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。

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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。

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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。

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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,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,是二氧化碳与水反应的产物碳酸,如图17-3。

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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:

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150 mL,集气瓶用250 mL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,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。

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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。

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⑵ 证明二氧化碳的密度大,可选用以下实验。

① 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。

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② 如图17-6所示。取一只天平,在天平左边放一只250 mL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(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。

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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

CO2体积(%

80

60

40

20

10

空气体积(%

20

40

60

80

90

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,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。

⑵ 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。

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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。

⑶ 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。

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可见,说二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧,并不是绝对的。

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