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一、问题的提出

 

人民教育出版社《九年义务教育三年制初级中学教科书化学》全一册第五章第三节二氧化碳的性质中关于二氧化碳在水中的溶解性描述为“通常1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳,增加压强还会溶解得更多些。” 

 

人民教育出版社《义务教育课程标准实验教科书化学》(九年级上册 第六单元 课题3二氧化碳和一氧化碳)实验6-13的“二氧化碳的溶解性实验”,书中描述为“在通常状况下,1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳,增大压强还会溶解得更多。”  

 

如右图所示,向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/2体积的水,立即旋紧瓶盖,振荡。观察现象并分析。其操作过程是:收集一塑料瓶二氧化碳气体,然后注入半瓶水,迅速盖好瓶盖,震荡瓶子,观察现象。 

 

上教版《义务教育课程标准实验教科书化学》九年级上册 第二章 第三节 奇妙的二氧化碳关于二氧化碳的溶解性也仅仅描述为“二氧化碳能溶于水。在通常状况下,1L水中大约能溶解1L二氧化碳气体,增大压强,会溶解得更多。”  

 

学生对这一概念没有明显的直观认识,就知道这么一句话,知道汽水等饮料中溶有二氧化碳,我们先用全一册教材,后又用上教版教材,教材都没有相关的实验内容,因此本人结合教学实际,做了系列实验改进,通过实验看,效果良好,从集气瓶到塑料瓶,从注射器再到塑料瓶,随着改进感到了学无止境这一真理。 

 

结合本人多年教学经验,我知道实验教学的直观性对学生多么重要,本人从1996年开始用集气瓶做实验,收集一瓶二氧化碳气体,移开玻璃片(不全开),迅速倒入水,再盖好玻璃片,用手拿起集气瓶,同时食指压住玻璃片,振荡集气瓶,然后倒转集气瓶,会发现玻璃片不掉下来,后来发现这样比较麻烦,有时不成功,因为玻璃片厚度、大小和集气瓶口薄厚等如果选择不好,会使实验失败,于是1998年开始用塑料瓶进行实验,和人教版上册中的实验相同。但随着教学的深入,发现这样还有不足,因为这样做有部分二氧化碳会逸出瓶外,说服力有些不足,于是开始了新的研究。 

 

二、实验改进

 

开始我用注射器进行实验,取两个50mL注射器,其中一支取50mL水,另一支先连接胶皮管,然后用止水夹夹住胶皮管,用向上排空气法收集二氧化碳,然后盖好注射器活塞,打开止水夹,推动活塞至50mL处,夹好止水夹,再将胶皮管与另一注射器连接好,推动有水的注射器活塞,拉有二氧化碳注射器活塞,进入部分水后,振荡注射器,然后再推动有水的注射器活塞,进入部分水后,再振荡注射器,最后用活塞调整使两支注射器里的水一样多,再振荡注射器,会发现两只注射器的活塞读数相加不是100mL了,当把水吸到一支注射器时,发现另一支注射器活塞停留在18mL左右位置,这一改进将二氧化碳溶于水中的条件改变了,使实验处于密闭状态下,但是操作比较麻烦,活塞容易被拉出注射器,导致试验失败,又怕损坏了注射器,于是又开始了新的研究。 

 

我用塑料瓶来代替注射器,在橡皮塞上打孔,连好玻璃管和胶皮管,收集气体,准备好水,塞好橡皮塞进行实验,发现在振荡过程中橡皮塞容易脱落,玻璃罐容易划破胶皮管,玻璃管容易断裂,发生危险,导致试验失败,想法虽好,但是有一定不足,经过一段时间琢磨,选择了现在的自制教具──二氧化碳溶解性演示器。如图:

 

(一)制作材料

 

喝水用的薄塑料瓶两个(带盖),废旧的自行车气门(两个),胶皮管10cm,止水夹一个(可不用)。 

 

(二)制作方法 

 

1、用打孔器在饮料瓶盖上打孔。 

 

2、然后固定好气门。 

 

3、用胶管连接两个气门。 

 

(三)使用方法 

 

1、准备一瓶凉一些蒸馏水,盖好瓶盖。

 

2、收集一瓶二氧化碳气体,盖好瓶盖。 

 

3、将有水的瓶子放上面,用手挤压瓶子,水进入另一瓶,然后振荡有二氧化碳的瓶子,再挤压有水的瓶子,反复几次,可见瓶子变瘪了。 

 

4、为了说明问题,可以用空气作对比实验。 

 

(四)其他用途 

 

1、上述实验的水可用于和石灰水反应、与石蕊试液反应,效果良好,同时可用蒸馏水作对及实验,现象明显。 

 

2、该装置可用于其他气体溶解性对比。 

 

3、该装置可用于比较石灰水和氢氧化钠溶液吸收二氧化碳效果。使用时溶液大约用10mL就可以,效果明显。 

 

(五)优点 

 

取材方便,制作简单,易于操作,使用安全,不易损坏,造价低廉,替代品多,可大可小,有利于环保,可用于演示实验和分组实验。

 

说明:该自制教具2009年获得沈阳市自制教具一等奖,辽宁省二等奖

    
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