試論二氧化碳制取與性質的探究

曹明華

摘 要：“二氧化碳的實驗室制取與性質”是初中化學的實驗活動，對于學生有效學習二氧化碳的制取和驗證其物理化學性質有著重要的意義。學生可通過實驗探究、例題探究、活動探究，強化對這部分知識的理解，提高化學素養。

關鍵詞：初中化學；二氧化碳；實驗；探究；化學素養

中圖分類號：G633.8 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2018）21-0063-01

“二氧化碳的實驗室制取與性質”是初中化學的重要內容之一，在初中化學知識中占有重要地位。開展二氧化碳制取實驗，能提高學生的探究能力，將看不見的二氧化碳具體化，激發學生的學習興趣。學生必須充分理解實驗中蘊含的知識，掌握實驗原理，并能夠靈活運用。下面，結合教材實驗及近年來中考常涉及的實驗題型，歸納總結實驗的考點，強化學生對原理的理解和應用。

一、實驗探究

探究實驗一：碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應能否用于實驗室制取二氧化碳？實驗室常用大理石（或石灰石）和稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應的化學方程式為CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。不用碳酸鈉粉末與稀鹽酸制二氧化碳的原因是反應速率太快，不便收集；不用石灰石與稀硫酸制二氧化碳的原因是生成物硫酸鈣微溶于水覆蓋在石灰石固體表面，阻礙反應進行。通過實驗可以發現：反應物的接觸面積越大，反應速率越快，碳酸鈣粉末與稀鹽酸接觸面積大，反應速率太快，不便收集。

探究實驗二：二氧化碳能否用排水法收集？二氧化碳通常是無色無味氣體，密度比空氣大，能溶于水。實驗室收集二氧化碳常用向上排空氣法。通過實驗可以發現：二氧化碳一般采用向上排空氣法收集，但特殊需要也可用排水法收集。

探究實驗三：燃燒的鎂條在二氧化碳中會熄滅嗎？二氧化碳一般不能燃燒，也不能支持燃燒。如圖所示的實驗現象：下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅。二氧化碳一般不支持燃燒，但能支持鎂等活潑金屬燃燒。2Mg+CO2 [點燃] 2MgO+C。

探究實驗四：向變渾濁的石灰水中繼續通入二氧化碳仍渾濁嗎？二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式為CO2+Ca（OH）2CaCO3↓+H2O，該反應可用于檢驗二氧化碳。向變渾濁的石灰水中繼續通二氧化碳，石灰水變澄清，加熱又變渾濁。CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2，Ca（HCO3）2 [△] CaCO3↓+CO2↑+H2O。

二、例題探究

例題：小明在做“二氧化碳的制取和性質”實驗時發現，將二氧化碳通入澄清石灰水后，石灰水先變渾濁然后又變澄清。對此現象，他進行了如下探究。提出問題：石灰水為什么會先變渾濁后又變澄清？猜想與假設：小明想起濃鹽酸具有較強的揮發性，他猜想生成的二氧化碳中可能含有氯化氫氣體，所以澄清石灰水先變渾濁后又變澄清。實驗探究Ⅰ：小明將生成的氣體通入紫色石蕊試液，觀察到 ，證明生成的二氧化碳中含有氯化氫氣體。小明反思實驗驗證，覺得不夠合理，理由是 。實驗探究Ⅱ：小明將所用的鹽酸稀釋后重做實驗，發現澄清石灰水仍然是先變渾濁然后又變澄清。查閱資料：CaCO3+H2O+CO2Ca（HCO3）2（碳酸氫鈣能溶于水），Ca（HCO3）2 [△] CaCO3↓+H2O+CO2↑。在不使用其他試劑的情況下，要想讓實驗探究Ⅱ中變澄清的石灰水重新變渾濁，可以采取的方法是 。

三、活動探究

活動一：探究二氧化碳能否支持金屬鎂的燃燒。實驗：將鎂條點燃后伸入充滿二氧化碳的集氣瓶，發現鎂條繼續燃燒。生成物中除白色固體外，還有一種黑色固體單質。1）鎂條在二氧化碳中燃燒的化學方程式 ，基本反應類型是 。2）該實驗結論是 。由此可知金屬鎂條著火 （“可以”或“不可以”）用二氧化碳滅火。

活動二：探究二氧化碳能否支持金屬鐵的燃燒，課外小組設計實驗如下：實驗一：將光亮的細鐵絲繞成螺旋狀并系上一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡時，伸入充滿二氧化碳的集氣瓶中，觀察細鐵絲能否被點燃。實驗二：將光亮的細鐵絲繞成螺旋狀并系上一段鎂條，點燃鎂條，待鎂條快燃盡時，伸入充滿二氧化碳的集氣瓶中，觀察細鐵絲能否被點燃。評價：你認為實驗 （一或二）更為合理，原因是： 。

綜上所述，化學課堂以實驗為基礎，以科學探究為主要研究手段，有著比其他學科課堂教學更為典型的“動態”變化。因此，學生在學習中應通過實驗理解化學原理，掌握化學知識，從而提高自己的化學素養。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2011年版[S].北京：人民教育出版社，2011.

[2]王菁.激發學生的求知欲，促進化學課堂的動態生成——《二氧化碳的制取與研究》研究課反思[J].江蘇第二師范學院學報，2016（12）.

[3]索彥霞，鞏璐雲，楊月蘋.“微課導學”在初中化學實驗課堂的應用——以“二氧化碳制取的研究”為例[J].現代中小學教育，2015（09）.

[4]張澤志，高霞，張頌平.二氧化碳性質實驗的創新及微型化[J].河南教育學院學報：自然科學版，2017（02）.

[5]朱紛.教材“活”教——以“制取二氧化碳研究”為例[J].江蘇教育研究，2012（35）.