二氧化碳的制备和实验性质实验讲解学习.doc

二氧化碳的制备和实验性质实验精品文档化教 论实验报告册课题：二氧化碳的制备和性质实验姓名： 王思氩 学号： 1011155015 时间： 2013年10月22日 二氧化碳的制备和实验性质实验收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 一实验目标过程与方法使学生通过动手做实验，深化记忆实验室制备二氧化碳的方法和原理。同时对二氧化碳的性质进行深化探究验证知识与技能通过讲解和演示实验，使学生掌握实验操作的要点，并且在动手实验的过程中熟练操作要领，对相关二氧化碳的性质进行相关实验改进设计，并且学会启普发生器的使用情感态度与 价值观二氧化碳的制备和性质实验是中学化学的基础实验，在动手操作中让学生感受化学世界的美妙，提高课程的趣味性和贴近生活的实用性。 二实验原理本实验为探究型实验，通过实验实现对二氧化碳的制取和性质的验证，首先查阅资料进行知识储备，再在实验中进行进一步的探究验证：1 .二氧化碳的制备：实验室制备二氧化碳的常用方法为： 大理石加稀盐酸制备。2二氧化碳的性质：物理性质：常温下是一种无色无味气体，没有毒性，密度比空气略大，能溶于水，化学性质：二氧化碳不可燃，不助燃，但是镁带在二氧化碳内燃烧生成碳与氧化镁。；易溶于水并生成碳酸。这是碳酸饮料基本原理，也是使紫色石蕊溶液变红的原因可以使澄清的石灰水（Ca(OH）变浑浊3.关于二氧化碳：二氧化碳是空气中常见的化合物，固态二氧化碳压缩后俗称为干冰。二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。二氧化碳与石蕊试液三实验流程大纲图二氧化碳性质验证二氧化碳与澄清石灰水实验室制备倒入点燃蜡烛的烧杯中二氧化碳镁条在二氧化碳中燃烧四实验知识储备1.启普发生器相关仪 器 图 解思考问题1. 启普发生器：1. 同学们认识启普发生器的结构和各部分用途吗？答：-球形漏斗： 从球形漏斗里注入反应液体。-半球体容器：承装液体样品-球体容器： 装固体样品，并在此处发生反应-半球体下口/排液口： 反应结束后，从此口排出液体样品-球形体侧口/导气口 与导气管相连，导出气体产物2.检验气密性3.装固体样品2.思考：启普发生器在什么条件下适用？答：块状固体和液体反应中用于制取气体时适用。启普发生器不能加热，只适用于常温反应块状固体在反应中很快溶解、或变成粉末时，不能用启普发生器。典型实例：-用稀盐酸和锌粒制取氢气 -用大理石和稀盐酸制取二氧化碳3.如何检验启普发生器的气密性？漏液检验：打开导气管的活塞，从球形漏斗口注入水至充满半球体，检查半球体的下口塞是否漏水。若漏水，则将塞子取出，擦干、涂上少许凡士林，塞紧，或更换塞子后再检查。若不漏水，再检查是否漏气。漏气检验：将导气管的活塞关闭，使整个容器处于密闭状态从球形漏斗注入水至液面到达球体漏斗1/2处时，停止加水，并标记水面的位置，静置然后观察水面是否下降，并保持30秒。若水面不下降，则表明不漏气4.思考：怎样对启普发生器的药品进行填装？填装固体样品：取出球形漏斗，让容器横放在桌面上，将适当大小的固体从大口装入球形体内，不要使固体落入半球体中。装入固体的量以不超过球体容积的1/3为准。将球形漏斗插入并插牢后，竖立容器，轻轻摇动，使固体分布均匀注入液体（或溶液）反应物打开导气管活塞，将液体（或溶液）从球形漏斗注入，直至完全浸没固体反应物，注意：液体反物不能加至导气口下端，否则液体反应物会随着生成的气体飞溅而出。使用方法打开导气管活塞，液体就从半球体进入球体与固体接触发生反应，生成的气体就由导气管逸出。然后关闭导气管的活塞，液体被压回半球体和球形漏斗。这时液体与固体脱离接触，自动停止拿出药品，清洗装置反应结束后，打开半球体下端塞子，从排液口排除液体物质。排净后，再将启普发生器侧放，拿出球形漏斗，从球形容器上口取出残留的固体物质。5.启普发生器是怎样实现随时控制反应的发生和停止的？启普发生器使用时，扭开导气管活塞，反应液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟块状固体接触而发生反应，产生的气体从导气管放出。不用时关闭导气管的活塞，容器内继续反应产生的气体使容器内压强加大，把反应液压回球形漏斗，使反应液与固体反应物脱离接触，反应自行停止。使用启普发生器制取气体十分方便，可以及时控制反应的发生或停止。五实验操作步骤.二氧化碳的制备实验步骤实验现象注意事项教学讲解1实验装置图作为一名教师，要从学生的视角来安装装置，并且药品标签要面朝学生2检查装置气密性操作步骤按照上面启普发生器的要点进行。漏液检验：打开活塞，加入水充满半球体，没有水漏出漏气检验：关闭活塞，加入水至球形漏斗1/2之一高处，水柱保持稳定。 若是新仪器，在进行漏液检验之前，应在塞口处涂上少许凡士林为了保证在检验过程中，半球体下端口塞子不被水压冲出，可以用橡皮筋加以固定凡士林有润滑效果，并且堵住塞口的缝隙，保持良好的气密性。解释详见启普发生器的原理。3进行反应按照启普发生器装固体样品的方法加入大理石从球形漏斗口注入稀盐酸。导气管活塞保持打开状态，用向上排空气法收集二氧化碳气体。并且在集气瓶口用点燃的火柴检验是否收集满。大理石为乳白色块状固体稀盐酸为无色粘稠液体当稀盐酸接触到大理石时立即发生反应，反应剧烈，冒出大量气泡，并且产生白色泡沫收集一段时间口，在集气瓶口，燃烧的火柴熄灭，说明已经收集满。收集到的气体为无色收集了6瓶气体进行后面的性质的检验。注意：为了防止固体颗粒反应变小后下漏至半球体容器内，可采用润湿的棉花将球形漏斗下端围住再放入容器内，堵住缝口。稀盐酸的加入量液面应离球体容器上的导气口一段距离，否则反应时液体反应物随气体产物飞溅而出。注意收集气体时要用玻璃片盖住瓶口的大部分。用点燃的火柴检验时不能塞入瓶内，而应该在瓶口上部检验在收集过程中由于盐酸量不够，有时候产气速率较低，要随时观察反应进程，并适时添加盐酸维持反应发生润湿的棉花堵住以后，可以让液体反应物自由通过，同时固体颗粒被棉花阻隔无法下漏至半球体容器内部。解释：大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸迅速反应产生二氧化碳气体由于二氧化碳的密度大于空气，并且无毒，所以采用向上排空气发收集。收集到的气体较为干燥，更利于做性质实验。二氧化碳不助燃，所以可以用点燃的火柴进行检验，如果火柴熄灭，则说明此时的气体为二氧化碳。实验思考：6.为什么本实验要采用向上排空气法收集二氧化碳，改用排水集气法可以吗？答： 查阅资料：二氧化碳能溶于水，在标准大气压下，以1：1的比例溶于水中。但是通过实践进行排水集气法收集二氧化碳，通过计时：5s可以收集满一瓶二氧化碳，由此看来，可以通过排水集气法收集二氧化碳。但是，因为本实验中接下来要进行性质实验，需要比较干燥的二氧化碳气体。用排水集气法收集的二氧化碳底部无法避免地会留有一层水，不变用于倒入烛台中等性质实验，所以本实验中采用向上排空气法收集更佳。7.制取二氧化碳时，可否把稀盐酸改为稀硫酸或者浓盐酸，为什么？答：制取二氧化碳时，不能将稀盐酸换成稀硫酸。因为碳酸钙与稀硫酸生成的硫酸钙(CaSO4)微溶于水，覆盖在碳酸钙表面，阻止稀硫酸与碳酸钙继续接触，使反应停止。制取二氧化碳时，不能将稀盐酸换成浓盐酸。因为浓盐酸具有挥发性，使制得的二氧化碳混有氯化氢而不纯。8.为什么用启普发生器来作为二氧化碳制备的装置？答：分析反应物：大理石为块状固体，稀盐酸为液体，并且在常温下进行反应。所以采用启普发生器，便于控制反应的发生和停止。9.简述用湿润棉花的作用。除了棉花外，还可以通过什么方法来达到此效果？答：为了防止固体颗粒反应变小后下漏至半球体容器内，可采用润湿的棉花将球形漏斗下端围住再放入容器内，堵住缝口。润湿的棉花堵住以后，可以让液体反应物自由通过，同时固体颗粒被棉花阻隔无法下漏至半球体容器内部。除此之外，还可以采用加入孔型垫片的方法，防止固体颗粒下漏。、二氧化碳的性质实验实验步骤实验现象操作注意教学讲解1.二氧化碳和石蕊试剂取两个试管加入等量的石蕊试剂和蒸馏水，一个不做处理作为对照实验。另一个通入二氧化碳气体。观察试剂的颜色变化。石蕊试剂为紫蓝色溶液石蕊试剂加入蒸馏水后变为深宝蓝色（偏紫色）通入二氧化碳后石蕊试剂变为枚红色，再继续通入，石蕊试纸变为桃红色。注意：石蕊试剂的用量不宜加入太多，否则颜色变化不是太明显，不利于观察石蕊试剂为常用的酸碱指示剂。在溶液里，随着溶液酸碱性的变化，指示剂的分子结构发生变化而显示出不同的颜色。在酸性溶液里，溶液显红色；在碱性溶液里，溶液显蓝色；在中性溶液里，溶液显紫色二氧化碳溶于水生成碳酸，使溶液显酸性，石蕊试剂变为红色。2. 二氧化碳和澄清石灰水取两个试管加入等量的澄清石灰水一个试管内的澄清石灰水不做处理作为空白对照。向另外一个试管通入二氧化碳。观察石灰水的变化澄清石灰水为无色液体通入二氧化碳之后一段时间，澄清石灰水中有白色浑浊产生。澄清石灰水即为Ca(OH)2的澄清溶液,呈碱性。二氧化碳与氢氧化钙溶液发生反应，产生不溶于水的碳酸钙白色沉淀，使溶液变浑浊。3. 二氧化碳与蜡烛在烧杯中点燃两个一高一低的烛台。把充满二氧化碳的集气瓶中的二氧化碳倒入烧杯里。观察蜡烛火焰变化倒入第一瓶二氧化碳气体，未见任何变化。持续倒入，直至倒入第五瓶时，看到下方的烛台先熄灭，上方的烛台仍在燃烧。作为教师，要从学生的角度摆放实验装置，使学生能够清晰地同时看见两个烛台。此实验是利用二氧化碳的不助燃性，来探究二氧化碳的密度大小。如果二氧化碳的密度比空气大，气体将聚集在烧杯底部，则底部的烛台先熄灭。如果二氧化碳的密度比空气小，则会聚集在烧杯上部，上方的烛台先熄灭。4. 二氧化碳与镁条用坩埚钳夹住的镁条在空气中点燃迅速将点燃的镁条放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察集气瓶内的现象。镁条在空气中燃烧，发出耀眼白光。镁条在二氧化碳中剧烈燃烧，发出耀眼光芒，白中泛黄，杯壁有黑色的颗粒操作中应该注意安全，镁条燃烧反应剧烈，操作者应该与镁条保持一段距离。二氧化碳不助燃，但是镁条十分活泼，能在二氧化碳中燃烧。拓展思考10.澄清石灰水的储备条件是什么？答：澄清石灰水一般是现用现配，不适合长期储存，但是可以进行短期存放。并且，澄清石灰水的主要成分是氢氧化钙，为碱性溶液，不宜用存放在玻璃塞塞紧的试剂瓶中。由于玻璃瓶塞的主要成分为SiO2，易于与碱发生反应SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O，是瓶塞与瓶口粘在一起，难以拔出。11创新拓展：设计并进行实验验证自来水、氧化镁水溶液的酸碱性。答：设计实验步骤：取三个试管编号为A,B,C，分别加入3毫升的水和2滴石蕊试剂。A试管不做处理，作为对照品。B试管加入2毫升自来水，振荡并观察现象。C试管加入镁条实验在空气中燃烧后的产物氧化镁一小块。振荡观察现象。实验现象：A：蓝紫色溶液 B：摇荡后溶液变为紫红色 C：溶液变为深蓝色由此可见，自来水显酸性，氧化镁的水溶液显碱性。12.联想实验：根据验证二氧化碳的密度的方法，设计出验证氢气的密度大小的实验。答：设计实验步骤：使用样品稀硫酸和锌粒，用启普发生器制取氢气。将导气管插入装有肥皂水的水盆中，观察产生肥皂气泡的情况，判断氢气的密度大小。实验现象及结论：产生的肥皂气泡为无色，并且飘入空气中向上飞。证明氢气的密度小于空气。13.用蜡烛探究二氧化碳的密度时，要注意些什么？答：倒入二氧化碳的方向一定要注意，不能将集气瓶口对着任何一个烛台的上方倾倒，否则无法明确蜡烛熄灭的原因。必须将二氧化碳从两个烛台的中间方向倒入，把集气瓶口靠在烧杯口壁上，慢慢倒，根据蜡烛熄灭的次序来判断二氧化碳的密度是否比空气大。一瓶二氧化碳时无法使蜡烛熄灭的，为了能够观察到现象，必须事先准备好5瓶及其以上气体，持续不断倒入，方可使实验成功。六 从教师的角度看实验1.本实验中用到燃烧镁条实验，一定要严格注意实验室的安全，操作时师离反应中心应有一段距离2.用试管做演示实验，为了使学生能够清楚地看清楚试管中的实验现象，教师在拿试管时一般在前方只用食指和中指握住，以免遮住试管，无法看清现象。3.在中学化学实验中，一般由于器材问题，可能无法使每个学生都能用启普发生器进行操作，但是一定要给学生讲明相关启普发生器的知识以及优点。4.在做二氧化碳和镁的燃烧演示实验时，由于现象出现的时间十分短暂，教师可以在即将发生时提醒同学们注意观察，以及引导学生观察所需的要点内容。5.从情感态度和价值观的目标来看，在做演示实验室，教师可以与学生进行适当的语言和情感眼神交流，使教学活动能够更好地开展。七教学趣味拓展1启普发生器发明人的趣2.石蕊试剂的趣味发现味小知识启普发生器是荷兰科学家启普发明，并以他的姓命名的。启普曾经学过一点化学，但基本上是一个药物商人。19世纪初期，荷兰的一所工业大学想请启普担任地质教授，但因为他自己办的商业比较发达，所以他没有接受工业大学的聘请。启普除了经商以外，还根据前人制作的发生硫化氢气体的简单装置，设计出一种气体发生器，用的时候就发生气体，不用的时候，酸液上升，气体就停止了。因为这种气体发生器基本上是启普创造出来的，并由会吹玻璃的工人吹制成的，所以后人都称这种仪器为启普发生器。 他设计出这种实验室用的气体发生器，一直沿用到今天，基本上没有改变。除了启普发生器以外，启普还发明过一些小东西。例如，画家绘画用的彩色铅也是启普首先制成的，所以他同当时的许多画家很熟悉。启普死得比较早，他的产业由他的儿子继承下来，后来虽然转让给别人了，公司的名称仍然叫做“启普父子公司”，至今它仍然是荷兰有名的科学仪器公司。石蕊试剂是从石蕊狄亿总提取出来的酸碱性指示剂，是由国化学家、物理学家波义耳首先发现并开始推广使用的。有一天，波义耳把刚采来的一束紫罗兰插在实验室的花瓶里，可是他一不小心把几滴盐酸滴到了紫罗兰的花朵上。他赶忙用清水去冲洗，却看到紫罗兰花竟变成了红色花!波意耳感到很新奇，兴奋，他决心探根究底、波义尔又用HNO3（硝酸）、H2SO4（硫酸）、CH3COOH（醋酸）做实验，结果完全相同花瓣全变成了红色。经过反复实验，波义耳认定紫罗兰花的浸出液，可用于检验溶液是否呈酸性。此后他试图再找出用来检验碱性的物质。他把能找到的花卉、块茎、块根、苔藓、地衣等制成浸出液，逐一试验它们的变色反应。终于发现:碱性溶液能使从石蕊地衣中提取出的紫色液体变蓝。他想:能不能用一种试剂既能测酸性又能测碱性呢? 他试着把石蕊浸出液滴入盐酸溶液中，结果出现了与用紫罗兰检验酸性一样的现象石蕊浸出液也变成了红色!石蕊试剂遇碱变蓝，遇酸变红，这是波就义耳苦苦找寻的双向指示剂! 从此，石蕊试剂广泛应用于检验溶液的酸碱性。波义耳这项重大发明是在1646年，直到几百年后的现在，仍在普遍采用。