注射器在二氧化碳教學中的創新應用

薛晶　趙映荷

摘要：在分析人教版義務教育教科書九年級化學教材中二氧化碳制取及二氧化碳性質的基礎上，把化學實驗與生活中的物品相聯系，積極思考，從操作簡便、節約環保、現象明顯等幾個角度引導學生參與到化學實驗中來，在實驗中探究，在探究中思考，在思考中提高，最終達到實驗的教學目標。

關鍵詞：注射器；二氧化碳；實驗創新

文章編號：1008-0546（2014）03-0082-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

二氧化碳的制取及性質是初中化學學習的一個非常重要的環節，在上冊書中氧氣的實驗室制法及性質、二氧化碳的制法的教學完善了由藥品的狀態及反應的條件來選擇實驗裝置，由最簡單的普通試管加帶導管的橡皮塞（固液不加熱型），到擴大了容積的反應容器（錐形瓶、燒瓶等），再到可以隨時添加液體藥品的儀器及可以隨時控制反應開始和停止的裝置，這條思路也正是引導學生要用創新的思維來思考。而在課本提供裝置的基礎上讓學生利用生活中的物品來設計制作實驗裝置，正體現了這一思路。通過改進實驗裝置，更好地幫助學生理解實驗原理，認知反應類型及由反應的條件、反應物的狀態來如何選擇生活中的物品對課本上的實驗進行探究并改進，讓學生明白學化學并不等于學化學書。

一、設計意圖

教材中的二氧化碳的發生裝置不能隨時控制反應的發生或停止，實驗室雖有啟普發生器，但數量不多，不能普及到每一位學生。在一些課外資料上雖也有一些可以控制反應的發生和停止的裝置，但制作起來不是很方便，而且玻璃儀器攜帶時容易破損。

教材中對二氧化碳溶解性實驗是用飲料瓶來做的，實驗現象也很明顯，但因為飲料瓶本來就很軟，有的同學會有疑問說“老師是不是用手把飲料瓶捏扁了”。而且學生對于二氧化碳“能溶于水”這句話只是膚淺的印象，沒有能夠理解“能溶于水”的意思，在做一些相關的題目時容易出錯。用帶有刻度的注射器來做實驗更直觀，再加上石灰水和氫氧鈉溶液與水和二氧化碳的溶解進行對比，學生對二氧化碳溶解性的印象就更深了，同時還能直觀地比較二氧化碳與氫氧化鈉反應從“無現象”變為“有現象”。

教材中的二氧化碳滅火器原理示意圖用的是帶支嘴的錐形瓶與小試管，這套裝置藥品的用量較大，雖然噴射效果好，但容易在演示該實驗時把講臺邊弄得到處是泡沫，也不符合藥品的節約原則。

教材上已做過由傾倒二氧化碳先后將兩支不同高度的蠟燭熄滅的實驗來證明二氧化碳的密度比空氣大和二氧化碳既不能燃燒也不能支持燃燒的化學性質同時驗證，而通過改進又可以將二氧化碳密度比空氣大的實驗與二氧化碳與水反應的實驗同時驗證，開拓了學生的創新視角。

二、儀器藥品及材料

注射器（20mL）七支、注射器10mL、1mL各一支、帶導管的單孔橡皮塞、導管、小藥瓶、輸液管、輸液管上的止水夾四只、橡皮塞一只、小玻璃棒一根、玻璃直角導管二根、橡膠導管一根。

石灰石、稀鹽酸、蒸餾水、石灰水、氫氧化鈉溶液、 飽和碳酸鈉溶液、濃鹽酸、洗衣粉、用紫色石蕊試液浸泡過的濾紙若干（已烘干）。

三、實驗裝置

四、實驗過程及現象

1.可以控制反應的發生和停止的二氧化碳發生裝置

（1）檢查裝置的氣密性：將導管放入水中，再用手握住注射器，有氣泡出現，則氣密性良好。（注：不要用推拉活塞的方法判斷氣密性情況）

（2）裝藥品：注射器B中入裝稀鹽酸，注射器A中裝入石灰石，然后將裝置再次連接好。推動注射器B的活塞，將稀鹽酸從注射器B分幾次慢慢推入注射器A中，使固體藥品與液體藥品混合，產生二氧化碳氣體。

（3）將導管放入澄清石灰水中，石灰水變渾濁（圖5—圖6），把導管放入紫色石蕊試液中，紫色石蕊試液變紅（圖6—圖7），說明有二氧化碳氣體從裝置中產生。

（4）反應結束后，將導管先從石蕊試液中取出，再將注射器B的活塞拉出，使固體藥品與液體藥品分離，反應停止。

2.二氧化碳的吸收比較裝置

（1）先將三支注射器中分別吸入10mL蒸餾水、石灰水、氫氧化鈉溶液。

（2）再分別吸入10mL二氧化碳氣體（圖8）。

（3）吸入二氧化碳氣體后立即關緊止水夾，反復多次將裝置倒轉，使得注射器中的液體與氣體充分接觸。

（4）可明顯看到，由于二氧化碳在水中的溶解以及與氫氧化鈣、氫氧化鈉的反應而使得三支注射器的活塞處在不同的刻度處（圖9）。

3.微型二氧化碳滅火器裝置

（1）在10mL注射器中加入5mL左右飽和碳酸鈉溶液及少許洗衣粉，

（2）在1mL注射器中加入濃鹽酸，

（3）如圖，連接好裝置后將1mL注射器中的濃鹽酸推入10mL注射器，迅速反應，帶泡沫的二氧化碳由10mL的注射器向外噴射（圖10），將燃著的蠟燭撲滅（圖11）。

4.二氧化碳性質實驗裝置

（1）在一支20mL的注射器上的10mL處鉆一個孔。

（2）在一根比注射器略短的玻璃棒上卷上三段紫色石蕊試液浸泡過的濾紙條。

（3）然后在底部和20mL處的濾紙上滴上1滴水，10mL處的紙保持干燥，放入注射器中。

（4）用剛剛收集到的二氧化碳氣體從的小孔處慢慢注入。

（5）可觀察到，下面潮濕的濾紙先變紅了，上面潮濕的濾紙的后變紅，中間10mL處沒有滴水的濾紙不變色（圖12）。由此可以說明，①干燥的二氧化碳不能使紫色石蕊變紅；②二氧化碳與水生成的碳酸可以使紫色石蕊變紅；③二氧化碳的密度比空氣大。

五、注意事項

（1）不要用推拉活塞的方法判斷氣密性情況。

（2）二氧化碳在水中的溶解性要用蒸餾水來做，防止水中已溶解部分空氣中的二氧化碳而影響實驗現象。endprint

這個實驗中的二氧化碳氣體最好是用排水法收集，因為排水法收集的二氧化碳氣體較排空氣法更純凈，實驗現象也更明顯。

在這個實驗中二氧化碳的溶解度并不能與書上提及的1體積水中能溶解1體積的二氧化碳相同，而是溶得要少一些，因為教材上的數據是在標準狀況下測定的，而筆者的這個實驗是在室溫下進行的。

（3）10mL注射器上的針頭若不裝也可以噴出帶泡沫的二氧化碳，但噴射效果不及裝上針頭的噴射效果，實驗時把針頭前最尖端的部分要去除，以防受傷。

（4）推動注射器活塞時要慢，防止二氧化碳一下子裝滿放有濾紙的注射器，且這個實驗中用到的二氧化碳氣體不要用排水法收集，要收集干燥的二氧化碳氣體。

六、實驗改進后的優點

1.氣密性好，現象明顯

（1）注射器氣密性好，操作簡單。

（2）在二氧化碳的發生裝置中，隨著注射器B的活塞推進或拉出可以很方便地控制反應的開始或停止。推壓注射器添加稀鹽酸可以控制二氧化碳氣體產生的快慢，因此很好地控制實驗進程。

2.有刻度，便于數據分析

（1）由這組實驗可以更直觀地認識到二氧化碳在水中的溶解性， 用數據來幫助學生了解“能溶于水”這句話。

（2）可以將二氧化碳與氫氧化鈉的反應與二氧化碳溶于水進行比較，使得原本沒有現象的二氧化碳與氫氧化鈉的反應變為 “有現象”。

（3）二氧化碳與石灰水的反應現象明顯，但吸收二氧化碳的量卻不及氫氧化鈉溶液，由此現象可讓學生理解，為什么檢驗二氧化碳用澄清石灰水，而吸收二氧化碳卻要用氫氧化鈉溶液。

3.藥品用量少，環保節約

（1）教材上的裝置藥品用量較多，改進后用量較少，現象一樣很明顯。

（2）有利于學生進行創新精神和環境保護教育，彌補了部分中學實驗儀器的不足。

4.材料常見，易于推廣

取材方便，操作安全、簡便，適合學生人人動手實驗，提高學生學習的主動性，易于推廣。

七、實驗改進反思

新課程背景下的化學實驗在內容上趨向生活化、綠色化，在實驗設計上講求探究化、綠色化、微型化。[1]教材中的實驗設計不一定每個都是最好的，這需要我們教師在平時的工作中注意積累經驗、積極思考，把化學實驗與身邊的物質緊密聯系到一起，充分利用生活中常見到的材料用于改進化學實驗，同時也帶動了學生學習化學的積極性，引導學生一起用常見材料來完成化學實驗。

參考文獻

[1] 劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2009：196-203endprint

這個實驗中的二氧化碳氣體最好是用排水法收集，因為排水法收集的二氧化碳氣體較排空氣法更純凈，實驗現象也更明顯。

在這個實驗中二氧化碳的溶解度并不能與書上提及的1體積水中能溶解1體積的二氧化碳相同，而是溶得要少一些，因為教材上的數據是在標準狀況下測定的，而筆者的這個實驗是在室溫下進行的。

（3）10mL注射器上的針頭若不裝也可以噴出帶泡沫的二氧化碳，但噴射效果不及裝上針頭的噴射效果，實驗時把針頭前最尖端的部分要去除，以防受傷。

（4）推動注射器活塞時要慢，防止二氧化碳一下子裝滿放有濾紙的注射器，且這個實驗中用到的二氧化碳氣體不要用排水法收集，要收集干燥的二氧化碳氣體。

六、實驗改進后的優點

1.氣密性好，現象明顯

（1）注射器氣密性好，操作簡單。

（2）在二氧化碳的發生裝置中，隨著注射器B的活塞推進或拉出可以很方便地控制反應的開始或停止。推壓注射器添加稀鹽酸可以控制二氧化碳氣體產生的快慢，因此很好地控制實驗進程。

2.有刻度，便于數據分析

（1）由這組實驗可以更直觀地認識到二氧化碳在水中的溶解性， 用數據來幫助學生了解“能溶于水”這句話。

（2）可以將二氧化碳與氫氧化鈉的反應與二氧化碳溶于水進行比較，使得原本沒有現象的二氧化碳與氫氧化鈉的反應變為 “有現象”。

（3）二氧化碳與石灰水的反應現象明顯，但吸收二氧化碳的量卻不及氫氧化鈉溶液，由此現象可讓學生理解，為什么檢驗二氧化碳用澄清石灰水，而吸收二氧化碳卻要用氫氧化鈉溶液。

3.藥品用量少，環保節約

（1）教材上的裝置藥品用量較多，改進后用量較少，現象一樣很明顯。

（2）有利于學生進行創新精神和環境保護教育，彌補了部分中學實驗儀器的不足。

4.材料常見，易于推廣

取材方便，操作安全、簡便，適合學生人人動手實驗，提高學生學習的主動性，易于推廣。

七、實驗改進反思

新課程背景下的化學實驗在內容上趨向生活化、綠色化，在實驗設計上講求探究化、綠色化、微型化。[1]教材中的實驗設計不一定每個都是最好的，這需要我們教師在平時的工作中注意積累經驗、積極思考，把化學實驗與身邊的物質緊密聯系到一起，充分利用生活中常見到的材料用于改進化學實驗，同時也帶動了學生學習化學的積極性，引導學生一起用常見材料來完成化學實驗。

參考文獻

[1] 劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2009：196-203endprint

這個實驗中的二氧化碳氣體最好是用排水法收集，因為排水法收集的二氧化碳氣體較排空氣法更純凈，實驗現象也更明顯。

在這個實驗中二氧化碳的溶解度并不能與書上提及的1體積水中能溶解1體積的二氧化碳相同，而是溶得要少一些，因為教材上的數據是在標準狀況下測定的，而筆者的這個實驗是在室溫下進行的。

（3）10mL注射器上的針頭若不裝也可以噴出帶泡沫的二氧化碳，但噴射效果不及裝上針頭的噴射效果，實驗時把針頭前最尖端的部分要去除，以防受傷。

（4）推動注射器活塞時要慢，防止二氧化碳一下子裝滿放有濾紙的注射器，且這個實驗中用到的二氧化碳氣體不要用排水法收集，要收集干燥的二氧化碳氣體。

六、實驗改進后的優點

1.氣密性好，現象明顯

（1）注射器氣密性好，操作簡單。

（2）在二氧化碳的發生裝置中，隨著注射器B的活塞推進或拉出可以很方便地控制反應的開始或停止。推壓注射器添加稀鹽酸可以控制二氧化碳氣體產生的快慢，因此很好地控制實驗進程。

2.有刻度，便于數據分析

（1）由這組實驗可以更直觀地認識到二氧化碳在水中的溶解性， 用數據來幫助學生了解“能溶于水”這句話。

（2）可以將二氧化碳與氫氧化鈉的反應與二氧化碳溶于水進行比較，使得原本沒有現象的二氧化碳與氫氧化鈉的反應變為 “有現象”。

（3）二氧化碳與石灰水的反應現象明顯，但吸收二氧化碳的量卻不及氫氧化鈉溶液，由此現象可讓學生理解，為什么檢驗二氧化碳用澄清石灰水，而吸收二氧化碳卻要用氫氧化鈉溶液。

3.藥品用量少，環保節約

（1）教材上的裝置藥品用量較多，改進后用量較少，現象一樣很明顯。

（2）有利于學生進行創新精神和環境保護教育，彌補了部分中學實驗儀器的不足。

4.材料常見，易于推廣

取材方便，操作安全、簡便，適合學生人人動手實驗，提高學生學習的主動性，易于推廣。

七、實驗改進反思

新課程背景下的化學實驗在內容上趨向生活化、綠色化，在實驗設計上講求探究化、綠色化、微型化。[1]教材中的實驗設計不一定每個都是最好的，這需要我們教師在平時的工作中注意積累經驗、積極思考，把化學實驗與身邊的物質緊密聯系到一起，充分利用生活中常見到的材料用于改進化學實驗，同時也帶動了學生學習化學的積極性，引導學生一起用常見材料來完成化學實驗。

參考文獻

[1] 劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2009：196-203endprint