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二氧化碳与水的反应实验改进(一)
二氧化碳性质实验的改进
实
验
创
新
设
计
教
案
实验课题： 《二氧化碳性质实验的探究》实验的改进
湖南省郴州市桂阳县第四中学 刘潭日
一、实验在教材中所处的地位与作用
二氧化碳是九年级化学要求掌握的一种重要化合物，因此探究
二氧化碳性质实验对学生理解、掌握二氧化碳的性质有很好的帮助，
并能激发学生的学习兴趣，培养学生观察能力和实验能力，还有助于
培养学生实事求是，严肃认真的科学态度和科学的学习方法。
二、实验原型及不足之处
人教版九年级化学上册第六单元课题3《二氧化碳和一氧化碳》
一节中，讲授二氧化碳的性质时，设计了如下三个实验进行探究二氧
化碳的性质：
1、实验原型
图6-14倾倒二氧化碳
图6-15二氧化碳溶解性实验
图6-16二氧化碳与水反应
2、 不足之处
所用器材繁杂，药品消耗量大，耗时长，教中很不方便，影响课
堂教学时间，学生实验时所需仪器多，会让学生产生盲目感，为难情
绪。尤其是倾倒二氧化碳灭蜡烛实验，若集气瓶的位置不对，或倒入
二氧化碳时的速率不当，都会导致实验失败。
三、实验创新与改进之处
将三个性质实验一体化，在一套装置中完成，这样操作方便，省
时，实验现象明显，对比性强，更能引起学生兴趣，激发学生创新意
识，适应学生分组实验。
四、实验器材
二氧化碳制取装置，气体干燥装置，三通管，橡皮塞，橡皮管，
铁架台，玻璃导管，酒精灯，蓝色石蕊试纸，火柴，试管夹。
五、实验原理及装置说明
1. 实验原理：二氧化碳密度比空气密度大，二氧化碳能与水作
用生成碳酸，使蓝色石蕊试纸变红，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧。
2. 装置说明：二氧化碳制取装置→ 气体干燥装置 → 三通管
（其中A、C为湿润的蓝色石蕊试纸，B为干燥的蓝色石蕊试纸）。
六、实验操作过程
1. 在三通管的左支上部放一小片湿润的蓝色石蕊试纸A，下部放
一小片干燥的蓝色石蕊试纸B，右支下部放一小片湿润的蓝色石
蕊试纸C。
2. 连接装置。
3. 通入二氧化碳气体。
4. 观察试纸变色情况。观察到湿润的蓝色石蕊试纸A不变色；
干燥的蓝色石蕊试纸B不变色，湿润的蓝色石蕊试纸C变红
色。证明了:①二氧化碳的密度大于空气的密度;②二氧化碳能
与水反应生成碳酸。
5. 将燃着的木条伸入三通管右支中，观察现象。观察到燃着的
木条立即熄灭。由此证明了一般情况下二氧化碳既不能燃烧，
也不支持燃烧的性质。
6. 取下三通管，把贴有试纸C的那端放在酒精灯火焰上加热，
观察试纸变化情况。很快观察到试纸C由红色重新变成蓝色。
说明碳酸不稳定。【二氧化碳与水的反应实验改进】
七、实验效果
实验操作简单，现象明显，学生兴趣浓，掌握知识效果好。
八、自我评价：
多个实验集于一体，既节约药品，也便于上课时携带；操作简便，
现象明显；能很好的把握课堂教学时间，更能引起学生的兴趣。特别
是农村学校学生分组实验，更加实用。
二氧化碳与水的反应实验改进(二)
二氧化碳溶解性实验改进
二氧化碳溶解性实验改进
1. 实验装置(如图
)
2．实验操作
(1)取一支规格为20ml的一次性注射器(要求注射器的润滑性好),拔出针头,然后在安针头处套上2cm的细的软胶管。
(2)先抽取10ml的水(最好是刚凉的冷开水.注意不要让针管内的水面上留有空气);再从盛有二氧化碳的集气瓶里抽取10ml的二氧化碳(此时活塞处于20ml刻度处),立即把弹簧夹夹在软胶管上。
(3)用力振荡针管内的水7~8下,停止振荡后活塞会自行向前慢慢推进;活塞停下后,再用于去轻轻推动活塞一下(使活塞在接近气压相等的平衡处停下来),然后观察活塞所处的位置,约在12.5ml刻度处。
(4)振荡针管内的二氧化碳溶液4~5下,随即竖起注射器(前端朝上),并猛地下拉活塞,可以看到溶液中有大量的小气泡冒出;重复该操作,现象依旧。
3．现象分析
（1）活塞从20ml刻度处自得推进到12.5ml刻度处，说明在10ml的水里溶解了7.5ml的二氧化碳,这比理论值(在101Kpa,200c【二氧化碳与水的反应实验改进】
时,10ml水里最多能溶解8.8ml的二氧化碳)略小.产生误差的主要原因是用向上排空气法收集的二氧化碳中混有少量不易溶于水的氧气、氮气。
（2）活塞猛地下拉，会有大量的气体从溶液中冒出，说明：减小压强，二氧在水里溶解的量会减少，进而可知，增大压强，二氧化碳在水里溶解的量会增多。从而说明生产汽水等碳酸型饮料就是利用了二氧化碳的这一性质。
4．实验优点
（1）材料易得，学生在家中也可以动手做此实验（可用小苏打与食醋反应制取二氧化碳）。
（2）现象明显，可以使学生直观地感受到二氧化碳能溶于水，二氧化碳在水里溶解的量随压强的减小（增大）而减少（增多）（该知识点也为学生以后学习气体溶解度的概念做好了准备）。
（3）针管里制得的二氧化碳溶液还可以用来做下一步“二氧化碳与水化合生成酸”的实验，作为[实验6-5]的补充实验。（即：用此针管再吸入少量的石蕊溶液，夹上弹簧夹后振荡，溶液由紫变红）。
标题：二氧化碳溶解性实验改进
姓名：张 必 林
单位：芜湖县陶辛中学
时间：2014年3月28日
字数：约800字
二氧化碳与水的反应实验改进(三)
镁与二氧化碳反应的实验改进
镁与二氧化碳反应的实验改进
实验目的和原理
1、验证镁能与二氧化碳反应的化学性质。
2、让学生准确获得二氧化碳不支持燃烧只是相对的, 而不是绝对的知识信息。 实验在教材中的出处【二氧化碳与水的反应实验改进】
镁与二氧化碳的反应, 在苏教版《必修1》 专题2——镁的提取和应用一课中出现（见教材第56页），实验操作是这样描述的：取一根4~5cm长的镁条，用砂纸将表面的氧化膜擦去，用坩埚钳夹持镁条，在酒精灯上点燃后，伸入充满二氧化碳的集气瓶中，观察现象。
多年来实验设计一成不变, 实验效果并不理想，主要存在下列问题：
（1）习惯使用启普发生器制备二氧化碳, 需要检查装置的气密性, 虽然启普发生器能随关随停, 但在课堂上收集二氧化碳, 比较浪费时间, 影响教学效果。
（2）有些教师预先收集许多瓶二氧化碳, 但由于种种原因, 可能会使二氧化碳逸出, 因此可能导致实验失败, 如果实验成功, 也会使学生产生怀疑态度, 瓶中是二氧化碳吗?
（3）由于瓶中气体受热二氧化碳大量跑出，随着镁带的燃烧，空气不断进入集气瓶中，虽然镁带在燃烧，但它实际上是与空气中的氧气发生反应，导致镁带与二氧化碳反应的时间短，生成的碳单质较少，且易被氧气氧化，因此不容易观察到生成的黑色固体碳单质。
（4）有的实验还要求在集气瓶中放入一层细沙, 目的防止生成的物质溅落会炸裂瓶底, 如果细沙不干净, 可能会影响实验结果的判断。
因此，对该实验进行了改进。
实验仪器和药品
集气瓶，玻璃片，坩埚钳，酒精灯，稀盐酸，碳酸氢钠，碳酸钙，镁条，砂纸，镊子，药匙
实验装置图
镁条
稀盐酸、NaHCO3 、CaCO3
实验操作步骤及预期现象
1、先在集气瓶中放入碳酸钙和碳酸氢钠, 然后在集气瓶中入倒入稀盐酸，一段时间后，用燃着的木条靠近集气瓶口检验二氧化碳是否已集满，若已集满则盖下玻璃片。
2、用砂纸将镁条表面的氧化膜擦去
3、迅速点燃镁条插入集气瓶,
即可观察到预期的实验现象（镁带剧烈燃烧，发
出强光，反应结束后，可看到生成白色固体，同时可清晰看到镁带附近的集气瓶内壁附着一薄层黑色固体）。
实验改进后优点
1、此实验操作简单, 且时间短, 能保质保量完成课堂内容。
2、加入的稀盐酸、碳酸氢钠、碳酸钙, 既起到制取二氧化碳的作用，又起到沙子的作用, 防熔融物溅落炸裂瓶底。
3、反应过程中稀盐酸和碳酸钙继续反应产生二氧化碳，既可防止空气进入集气瓶，又可保证镁条的燃烧始终在二氧化碳气体氛围中。
4、实验易成功, 现象明显，且通过燃着的木条熄灭和镁条剧烈燃烧的鲜明对比，能让学生准确获得二氧化碳不支持燃烧只是相对的, 而不是绝对的信息。
私立诸暨高级中学
方淑珍
二氧化碳与水的反应实验改进(四)
检验蜡烛燃烧产物实验的改进
摘要：教材检验蜡烛燃烧产物实验存在现象不明显，方法不严谨的缺陷，从探究的角度让学生参与到改进实验装置和操作的活动中，既达到改进实验的目的，也增强了实验的趣味性。 关键词：蜡烛燃烧；实验缺陷；改进意图；改进思路
文章编号：1008-0546（2016）01-0096-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.037
一、教材实验装置和操作的缺陷
在人教版现行教材中，实验检验蜡烛燃烧产物之一水，用的是干燥的烧杯（如下图），检验蜡烛燃烧的另外一种产物二氧化碳，用的是澄清石灰水润湿内壁的烧杯（如下图）。看起来检验方法很简单，现象也应该很明显。但实际上并不是这样，该内容的教学是在九月份，天气炎热，气温很高，加之蜡烛燃烧放热使烧杯壁温度迅速升高甚至烫手，燃烧生成的水蒸气根本无法在烧杯内壁冷却液化成小水珠，学生根本就不可能观察到烧杯内壁的水雾现象。由于夏天氢氧化钙的溶解度较小，沾在烧杯内壁的澄清石灰水又极少，检验二氧化碳存在的白色浑浊现象也很不明显，甚至由于燃烧产生的黑烟沾在烧杯内壁上，学生看到的反而是烧杯内壁产生了黑色浑浊，有些知识面较广的同学还会当场质疑，认为澄清石灰水浑浊也可能是空气中的二氧化碳与之反应造成的，这种检验方法不严谨，没有说服力。只要按教材方法进行演示实验的老师肯定都有过完全失败的郁闷，也会让学生失去对老师的信任和学习化学的兴趣。
二、改进意图和探究思路
为了让本实验现象明显，更严谨更有说服力，笔者和化学兴趣小组的学生共同探究，思路如下：
1. 蜡烛在空气中燃烧是和氧气反应生成水和二氧化碳，但空气中本来就有少量的水蒸气和二氧化碳，这些物质会影响实验结果的精确性。只有在燃烧前将空气中的二氧化碳和水蒸气除去，蜡烛燃烧后的相关的现象和结论才有说服力。
2. 根据“先除杂后干燥”的原则，应该先除去空气中二氧化碳，后干燥剩余空气。
3. 布置四个子课题让四组学生寻找可行的实验室操作方法：如何除去空气中二氧化碳？如何证明空气中二氧化碳已经除尽？如何除去空气中水蒸气？如何证明空气中水蒸气已经除尽？
4. 四组学生通过多种途径得知：除去空气中的二氧化碳可以用浓的氢氧化钠溶液，因为浓的氢氧化钠溶液可以充分的与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠溶液和水；检验二氧化碳是否除干净可以用澄清石灰水，因为二氧化碳气体与澄清石灰水反应可以生成白色的碳酸钙沉淀；干燥剩余空气可以用浓硫酸溶液，因为浓硫酸具有很强的吸水性；检验水蒸气是否除干净可以用白色的硫酸铜粉末，因为白色的硫酸铜粉末遇到水蒸气会变成蓝色晶体。这种用小的子课题让学生课后探究的方法，不但培养了学生探究问题的能力，也培养了语言表达能力和团队合作精神。
5. 如何让蜡烛在净化干燥后的空气中燃烧？学生无法设计，笔者提供三个办法供学生选择：
A. 利用用凸透镜的聚光作用，使焦点处烛芯石蜡燃烧；
B. 在蜡烛芯周围放少许高锰酸钾，需要点燃时用胶头滴管从上面滴下少许浓硫酸，利用反应放出的大量热使烛芯上的石蜡达到着火点；
C. 在烛芯周围放少许白磷，利用白磷缓慢氧化自燃放出大量热使烛芯达到着火点。
这三种点燃蜡烛的方法避免了外界二氧化碳和水蒸气的进入，使实验结果更严谨，也增强了实验的趣味性，这三种奇特的点燃方式对学生很有吸引力。
6. 蜡烛燃烧后的生成物有水和二氧化碳气体，先检验什么？后检验什么？用什么检验？学生比较后得出，先用硫酸铜粉末检验水蒸气，再用澄清石灰水检验二氧化碳，否则澄清石灰水中的水蒸气会影响蜡烛燃烧是否有水生成的探究。
三、改进后的装置（按字母顺序连接）以及各部分用途
A. 氢氧化钠溶液：除去空气中的二氧化碳气体，防止空气中的二氧化碳对检验蜡烛燃烧产物二氧化碳产生干扰；
B. 澄清石灰水：检验空气中的二氧化碳是否除尽；
C. 浓硫酸：除去空气中的水蒸气，防止空气中的水蒸气对检验蜡烛燃烧产物水蒸气产生干扰；
D. 白色硫酸铜粉末：检验空气中的水蒸气是否除尽；
E. 盛有蜡烛的广口瓶：长导管将除去了二氧化碳的干燥空气通入瓶底，短导管将燃烧后的尾气排入后面检验装置（广口瓶中的蜡烛点燃方式见前面思路5）；
F. 白色硫酸铜粉末：检验蜡烛燃烧是否有水生成，（在左边晶体上方放一棉球，实验后可观察到蜡烛不完全燃烧产生的炭黑）；
G. 澄清石灰水：检验蜡烛燃烧是否有二氧化碳生成；
H. 注射器：用胶皮管、弹簧夹和G相连，反复拉动，使前面所有装置中的气体向后流动，便于除杂、干燥和检验产物。
四、实验步骤
1. 检查整套装置的气密性：在A、G装置中加水至浸没长导管口（其他装置空置），如上图顺序连接好装置，打开弹簧夹，慢慢拉动注射器活塞，A、G中有气泡产生，慢慢推动注射器活塞，A、G中有水柱产生，说明整套装置气密性良好；
2. 装入对应物品和药品；
3. 慢慢拉动注射器活塞，使气体从左向右流动，除去二氧化碳，干燥空气，并排去E中的二氧化碳和水蒸气；
4. 点燃E中的蜡烛，继续慢慢拉动注射器活塞，使气体从左向右流动，让生成的气体流入检验装置。
五、实验现象和实验结论
B中不浑浊而G中浑浊，说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳，D中不变蓝色而F中变蓝色，说明蜡烛燃烧生成了水蒸气。
这套改进装置看似复杂，但只要课前做好相关准备，课堂只要对各装置用处稍作介绍，实验时拉动活塞即可，现象非常直观明显，不但有效避免了教师课堂演示实验完全失败的尴尬，而且更加严谨更有说服力。
参考文献
[1] 王晶，郑长龙. 义务教育教科书化学九年级上册[M]. 北京：人民教育出版社，2012
二氧化碳与水的反应实验改进(五)
生化实验室废液的防治对策
【摘 要】本文主要针对生物化学实验中产生的废液，对环境及人类健康造成威胁，并提出了相应的对策；具体做到了废液科学的处理、改进实验减少污染、药品的回收及循环使用、建立仿真实验室、培养学生的环保意识，力图使生化实验对环境的污染降到最低限度，建立绿色环保实验室。 【关键词】生化实验；废液；防治；措施；环境保护
生化实验产生很多有毒气体及废液，有些实验本身所需的药品都是剧毒物质或是致癌物，此废液如不经处理直接排到下水道，势必会对环境造成污染，对人类的健康产生威胁。所以实验室的废液一定要集中收集，对其科学处理，杜绝对大气及水质的污染。
2004年3月17日国家环保局正式下发了《关于加强实验类污染环境监管的通知》，并规定于2005年1月1日起实施，所以高校实验室、化验室等都被纳入了环保监管范围，这就意味着排污单位超标排污将被依法处罚。各院校都加强了对实验所产生的废物废液及废气的科学处理，力行推行绿色实验室。
本文就生化实验室的废物的处理所采取的措施及实验的改进等问题进行分析。主要就是依据简单、高效低成本的原则。
1 生化实验所产生的废物类型及其处理方法
1.1 洗涤剂产生的废液
生化实验需要用到大量的玻璃仪器，玻璃仪器必须清洗干净，要不影响实验效果，也妨碍实验现象的观察。所以就用到大量的洗涤剂、去污粉、洗衣粉等，此类废液要用大量的水稀释，使其成分含量很低，方可通过下水道排掉。
1.2 含有Gr离子的洗液
很多实验会用到比较细小的仪器，像移液管、酸碱滴定管等没法用刷子清洗的精密仪器，我们就需要用铬酸洗液来进行浸泡。铬酸洗液经过反复多次使用后，其中的Gr6+逐步被还原为Gr3[1]，其洗液浓度逐步变小，酸度降低，氧化能力也逐渐变弱了，此时可用硫酸氢钠将其还原，而后加入废碱液或石灰，将其PH值控制在8-9的范围内，使Gr以氢氧化物的形式沉淀[2]，倒入指定的废液缸里，每年由环保局统一处理。
1.3 酸碱废液
实验过程中产生的大量的酸碱废液，常用强酸有盐酸、硫酸、硝酸等，强碱有氢氧化钠、氢氧化钾及碳酸盐等，这些溶液对人体、金属等均有腐蚀作用[3]，所以实验结束时，统一收集到专用的、封闭性好的、不易被腐蚀的大型的玻璃仪器中，并挂上醒目的标签，标签一定要注明此溶液的名称、浓度、时间等。这些溶液可以用于其它实验废液的PH值的调节，也可以把二者混合，使其中和，PH到达6-9的范围内[4]，即可排放。
1.4 重金属废液
生化实验过程中的重金属主要就是指含有汞、铬、镉、铅等化学成分的废液，此类废液只要少量的被人体吸收，都会引起局部或肌体功能障碍，有的甚至造成死亡[5]，重金属中毒案件近几年报道的很多，所以学校领导及实验室人员都高度重视。实验结束后，统一收集、固定存放在指定的仪器中。含镉、铅的废液可以用沉淀法来处理，在PH8-10的碱性溶液中，Pb2+、Cd2+都可以以氢氧化铅和氢氧化镉的形式沉淀，再加入硫酸亚铁，废液即变为澄清液[6]，学期结束时，上报环保局，有环保部门来统一处理。
1.5 易挥发有毒的药品处理措施
好多实验都用到有刺激性、有毒或易挥发的药品，甲醛、硫化氢、氨水等都会造成呼吸道疾病和刺激眼角膜，有的还会造成血系统及中枢神经系统损伤。操作时，一定要戴好合适的手套和护目镜，穿好防护服，始终在通风厨中操作，因为管道相对来说都有一定的高度并加设过滤器，排出的气体已被空气稀释并过滤过了[7]。如果有毒气或难闻气体较多时，必须要经过吸收处理后方可排出，还有些酸性氧化物的气体，如含氮、磷、硫等的气体，需用导管投入到碱液中，经过反应后，使其吸收后再排放。还有的气体浓度较高的，可供给足够的氧气使其充分燃烧，最终产物为二氧化碳和水[6]。
2 改进实验，减少污染
为了防止过量的化学试剂、反应产物――废液废物对环境的污染，国外及国内的很多高校都对实验做了修改和调整。在满足实验条件，尽量的选择毒性低，废液废气产生量较小的实验，或在不影响实验结果的情况下，选取毒性较小的药品来代替剧毒有害的化学药品[8]。而对于没有可取代的有毒气体、重金属、贵重药品的实验也都做相应的改进，采用微量法或半微量法实验。微量实验法是美国的Mayo博士和他的同事们于1982年研究，开设的一种新型实验法，我国是在1988年开始研究并进行推广。此方法具有污染小、用药少，节约经费，缩短实验时间，同时实验过程产生的废液，废气都相应的减少，对环境的污染也减小了，提高了实验室的经济效益和社会效益。凯式定氮法原装置是100ml，现改为半微量50ml，所用的试剂都变为原来的一半，其结果和现象都与原先的实验一致，所以大力推行微型实验，这也是当前实验发展的一大趋势。
3 药品的回收及循环使用
有的实验用过的有机物是可以进行回收的，即节约了开支，同时又减少污染，缓解对环境造成的危害，象三氯甲烷、乙醚等都可以进行回收。有机物的回收常用的方法主要就是精制、提纯，此过程一定要在通风厨中进行，因为大多的有机物都是易挥发的、难闻有刺激性气味的液体，一般先在分液漏斗中洗涤，再进行蒸馏处理，最后提纯[9]，就可得到纯度较高的溶液，存放在棕色带有磨口的试剂瓶中，贴上标签，可供实验循环使用。如纯度不高，可以重复再蒸馏一次。分析阴离子洗涤剂和挥发酚等实验，都可以用收集到的三氯甲烷，试剂的循环使用减少了对环境的污染，而又不影响实验效果，一举两得，利国利民。
4 建立仿真实验室
仿真实验又叫虚拟实验，主要就是利用软件和硬件的结合，来代替传统的常规的实验，通过计算机及网络来进行模拟、仿真各实验的操作步骤。此方法的优点：可以反复多次操作练习，很好的锻炼了学生的操作能力，在网络上操作生动形象逼真，还不会有任何危险及有毒的废液产生，同时还加深了对理论知识的理解和巩固 ，也利于培养学生严谨的科学态度。 5 培养学生的环保意识，创建绿色实验室
保护生存环境而共同努力是全体公民应尽的义务，在实验教学过程中对学生进行环境科学教育，是正规教育体系改革的必然，也是老师责无旁贷的义务。当学生进入实验室，首先必须阅读实验室的规章制度，在常规的实验过程中，要求所有的学生操作要规范，养成良好的实验习惯[10]，课前一定要预习，实验的目的、原理、实验步骤都要熟记心中，提高了实验成功率，减少了实验产生的废液量。
6 结论（下转第44页）
（上接第29页）高校实验室废液是关系到子孙后代的长远问题，已引起社会各界的重视和高度关注，所以实验教学过程中，一定要遵循倡导绿色实验，实验室的环境舒适，保持室内良好的通风，排水系统畅通，污染物极少，还要特别注重日常的管理，实验人员根据废液的性质不同采取有效的措施，及时处理，做到达标排放，降低了生物化学实验室的废液对环境和人体健康的危害。
【参考文献】
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[2]张显球，杜明霞.实验室废液污染控制[J].实验技术与管理，2007，2（2）：154-156.
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[9]刘靖，刘恒明.实验室废液及其减少污染措施初探[J].实验室研究与探索，2006，25（11）：1372-1375.
[10]方林，黄宏海.高校实验室的环境污染与防治措施[J].化学工程师，2008，2：47-49.
[责任编辑：汤静]
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