郁學(xué)梅

摘要：實(shí)驗(yàn)證明雖然二氧化碳溶于水，但其溶解的速度很慢，所以實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳也可以用排水法收集。在排氣法收集中，是用點(diǎn)燃的木條放在集氣瓶口是否熄滅來(lái)判斷二氧化碳有沒(méi)有收集滿，實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳濃度只要超過(guò)30%（體積分?jǐn)?shù)），點(diǎn)燃的木條就會(huì)熄滅，所以用這樣的方法來(lái)判斷二氧化碳已收集滿是不妥的。

關(guān)鍵詞：二氧化碳；排水集氣法；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1005–6629（2014）7–0065–02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)

初中化學(xué)教材中[1]二氧化碳?xì)怏w是用向上排空氣法收集的，沒(méi)有提到用排水法收集，在一些練習(xí)甚至中考題中會(huì)考到二氧化碳是溶于水的，不宜用排水法收集。

二氧化碳的制取和性質(zhì)是初中化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生要掌握二氧化碳?xì)怏w發(fā)生和收集、性質(zhì)的驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)操作。在一次的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，每組發(fā)了一個(gè)水槽，要求學(xué)生把一瓶沒(méi)用過(guò)的二氧化碳?xì)怏w倒扣在盛水的水槽中，觀察現(xiàn)象。同時(shí)筆者在黑板上寫(xiě)了一個(gè)數(shù)據(jù)：20℃，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1體積水中溶解0.88體積的二氧化碳[2]。

下課前匯總的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：19組中有4組同學(xué)說(shuō)沒(méi)有水壓入集氣瓶；13組同學(xué)說(shuō)有水壓入，但很少，不到1厘米；有2組同學(xué)集氣瓶中壓入的水稍多，超過(guò)1厘米。學(xué)生提出疑問(wèn)，水槽中這些水量，理論上足夠把集氣瓶中的二氧化碳?xì)怏w溶解完，為什么集氣瓶中水面幾乎不上升。筆者問(wèn)學(xué)生收集二氧化碳時(shí)都驗(yàn)滿了嗎，回答是肯定的；筆者指出即使點(diǎn)燃的木條熄滅，二氧化碳可能也是不純的。這時(shí)下課鈴聲響起，同學(xué)們帶著困惑離開(kāi)了實(shí)驗(yàn)室。

2 問(wèn)題的反思

曾經(jīng)在《化學(xué)教學(xué)》雜志上看到過(guò)宋時(shí)雨老師的文章“使帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度極限的實(shí)驗(yàn)研究”[3]，該文通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)空氣中氧氣濃度達(dá)到50.2%及以上，帶火星的木條即能復(fù)燃。

筆者又查閱了很多上海及外省市的中考卷，對(duì)充滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶倒扣在水中，現(xiàn)象的描述都為液面略有上升。

綜合各種資料，筆者對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)猜想：

猜想一：集氣瓶中二氧化碳可能不純；

猜想二：各種資料中關(guān)于二氧化碳在水中的溶解性數(shù)據(jù)可能并不準(zhǔn)確；

猜想三：二氧化碳在水中的溶解速度可能較慢。3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

筆者進(jìn)行二氧化碳溶于水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天氣溫4～8℃，水溫7℃，天氣晴朗，用的是自來(lái)水。

取三個(gè)相同規(guī)格的集氣瓶，一個(gè)大試管。先用向上排空氣法連續(xù)收集兩瓶二氧化碳?xì)怏w，用點(diǎn)燃的木條放于瓶口驗(yàn)滿后，馬上倒扣在盛水的水槽中。讓藥品反應(yīng)一段時(shí)間（預(yù)先多放點(diǎn)大理石，稀鹽酸可隨時(shí)添加，盡量排出裝置中的空氣），再用排水集氣法收集一集氣瓶和一試管二氧化碳?xì)怏w，也倒扣在盛水的水槽中，依次編號(hào)為1、2、3、4（注：收集的前后時(shí)間差控制在10分鐘內(nèi)）。筆者每隔2小時(shí)拍照記錄進(jìn)入集氣瓶和試管中的水量，并測(cè)算了2小時(shí)和24小時(shí)整這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入容器內(nèi)的水量占集氣瓶容積的比例。以24小時(shí)整樣本3為例，測(cè)量壓入的水的體積，再測(cè)出該集氣瓶裝滿水時(shí)水的體積，兩者相除，算出當(dāng)時(shí)水占集氣瓶容積94.2%。具體實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)表1。

分析表1，發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶解于水的速度很慢，樣本1～4壓入的水量不同，是因?yàn)槎趸嫉募兌炔煌?，用排水法收集的二氧化碳純度大大高于排空氣法收集的二氧化碳純度，并且排水法不需要?yàn)滿，節(jié)約原料。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，由于二氧化碳是用排空氣法收集，且倒置于水中的時(shí)間很短，從而造成學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶于水而水位上升的現(xiàn)象。

由此可見(jiàn)，二氧化碳溶于水的速度很慢，其溶解的速度不影響用排水法收集二氧化碳，且收集到的二氧化碳純度很高（快、純、省料），而用排氣法收集的二氧化碳純度就較低，且耗時(shí)、耗料。

4 使點(diǎn)燃的木條熄滅的二氧化碳濃度研究

筆者用容積為150mL的集氣瓶，裝入60mL水，留有90mL空氣，用二氧化碳排出這些水，用此法收集到占空氣體積分?jǐn)?shù)為40%的二氧化碳?xì)怏w，再用點(diǎn)燃的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅。通過(guò)改變裝入集氣瓶中的水量，來(lái)改變二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)，試驗(yàn)不同濃度的二氧化碳使燃燒的木條熄滅的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

實(shí)驗(yàn)證明只要空氣中CO2的體積含量達(dá)到30%及以上，點(diǎn)燃的木條就能熄滅。

5 結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)我們可以得出結(jié)論，雖然二氧化碳可溶于水，但溶解的速度很慢，所以實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳也可以用排水法收集，而且用排水法收集到的二氧化碳純度高（快、純、省料）。排空氣法收集二氧化碳實(shí)驗(yàn)是用使點(diǎn)燃的木條是否熄滅來(lái)證明二氧化碳是不是收集滿，而二氧化碳在空氣中的體積分?jǐn)?shù)只要超過(guò)30%就能使點(diǎn)燃的木條熄滅，所以這樣收集到的二氧化碳純度肯定比用排水法收集的二氧化碳?xì)怏w的純度低。

參考文獻(xiàn)：

[1][2]九年義務(wù)教育課本.九年級(jí)化學(xué)第一學(xué)期[M].上海：上海教育出版社，2007：117.

[3]宋時(shí)雨.使帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度極限的實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)教學(xué)，2001，（8）：11.

摘要：實(shí)驗(yàn)證明雖然二氧化碳溶于水，但其溶解的速度很慢，所以實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳也可以用排水法收集。在排氣法收集中，是用點(diǎn)燃的木條放在集氣瓶口是否熄滅來(lái)判斷二氧化碳有沒(méi)有收集滿，實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳濃度只要超過(guò)30%（體積分?jǐn)?shù)），點(diǎn)燃的木條就會(huì)熄滅，所以用這樣的方法來(lái)判斷二氧化碳已收集滿是不妥的。

關(guān)鍵詞：二氧化碳；排水集氣法；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1005–6629（2014）7–0065–02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)

初中化學(xué)教材中[1]二氧化碳?xì)怏w是用向上排空氣法收集的，沒(méi)有提到用排水法收集，在一些練習(xí)甚至中考題中會(huì)考到二氧化碳是溶于水的，不宜用排水法收集。

二氧化碳的制取和性質(zhì)是初中化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生要掌握二氧化碳?xì)怏w發(fā)生和收集、性質(zhì)的驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)操作。在一次的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，每組發(fā)了一個(gè)水槽，要求學(xué)生把一瓶沒(méi)用過(guò)的二氧化碳?xì)怏w倒扣在盛水的水槽中，觀察現(xiàn)象。同時(shí)筆者在黑板上寫(xiě)了一個(gè)數(shù)據(jù)：20℃，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1體積水中溶解0.88體積的二氧化碳[2]。

下課前匯總的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：19組中有4組同學(xué)說(shuō)沒(méi)有水壓入集氣瓶；13組同學(xué)說(shuō)有水壓入，但很少，不到1厘米；有2組同學(xué)集氣瓶中壓入的水稍多，超過(guò)1厘米。學(xué)生提出疑問(wèn)，水槽中這些水量，理論上足夠把集氣瓶中的二氧化碳?xì)怏w溶解完，為什么集氣瓶中水面幾乎不上升。筆者問(wèn)學(xué)生收集二氧化碳時(shí)都驗(yàn)滿了嗎，回答是肯定的；筆者指出即使點(diǎn)燃的木條熄滅，二氧化碳可能也是不純的。這時(shí)下課鈴聲響起，同學(xué)們帶著困惑離開(kāi)了實(shí)驗(yàn)室。

2 問(wèn)題的反思

曾經(jīng)在《化學(xué)教學(xué)》雜志上看到過(guò)宋時(shí)雨老師的文章“使帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度極限的實(shí)驗(yàn)研究”[3]，該文通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)空氣中氧氣濃度達(dá)到50.2%及以上，帶火星的木條即能復(fù)燃。

筆者又查閱了很多上海及外省市的中考卷，對(duì)充滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶倒扣在水中，現(xiàn)象的描述都為液面略有上升。

綜合各種資料，筆者對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)猜想：

猜想一：集氣瓶中二氧化碳可能不純；

猜想二：各種資料中關(guān)于二氧化碳在水中的溶解性數(shù)據(jù)可能并不準(zhǔn)確；

猜想三：二氧化碳在水中的溶解速度可能較慢。3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

筆者進(jìn)行二氧化碳溶于水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天氣溫4～8℃，水溫7℃，天氣晴朗，用的是自來(lái)水。

取三個(gè)相同規(guī)格的集氣瓶，一個(gè)大試管。先用向上排空氣法連續(xù)收集兩瓶二氧化碳?xì)怏w，用點(diǎn)燃的木條放于瓶口驗(yàn)滿后，馬上倒扣在盛水的水槽中。讓藥品反應(yīng)一段時(shí)間（預(yù)先多放點(diǎn)大理石，稀鹽酸可隨時(shí)添加，盡量排出裝置中的空氣），再用排水集氣法收集一集氣瓶和一試管二氧化碳?xì)怏w，也倒扣在盛水的水槽中，依次編號(hào)為1、2、3、4（注：收集的前后時(shí)間差控制在10分鐘內(nèi)）。筆者每隔2小時(shí)拍照記錄進(jìn)入集氣瓶和試管中的水量，并測(cè)算了2小時(shí)和24小時(shí)整這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入容器內(nèi)的水量占集氣瓶容積的比例。以24小時(shí)整樣本3為例，測(cè)量壓入的水的體積，再測(cè)出該集氣瓶裝滿水時(shí)水的體積，兩者相除，算出當(dāng)時(shí)水占集氣瓶容積94.2%。具體實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)表1。

分析表1，發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶解于水的速度很慢，樣本1～4壓入的水量不同，是因?yàn)槎趸嫉募兌炔煌门潘ㄊ占亩趸技兌却蟠蟾哂谂趴諝夥ㄊ占亩趸技兌?，并且排水法不需要?yàn)滿，節(jié)約原料。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，由于二氧化碳是用排空氣法收集，且倒置于水中的時(shí)間很短，從而造成學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶于水而水位上升的現(xiàn)象。

由此可見(jiàn)，二氧化碳溶于水的速度很慢，其溶解的速度不影響用排水法收集二氧化碳，且收集到的二氧化碳純度很高（快、純、省料），而用排氣法收集的二氧化碳純度就較低，且耗時(shí)、耗料。

4 使點(diǎn)燃的木條熄滅的二氧化碳濃度研究

筆者用容積為150mL的集氣瓶，裝入60mL水，留有90mL空氣，用二氧化碳排出這些水，用此法收集到占空氣體積分?jǐn)?shù)為40%的二氧化碳?xì)怏w，再用點(diǎn)燃的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅。通過(guò)改變裝入集氣瓶中的水量，來(lái)改變二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)，試驗(yàn)不同濃度的二氧化碳使燃燒的木條熄滅的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

實(shí)驗(yàn)證明只要空氣中CO2的體積含量達(dá)到30%及以上，點(diǎn)燃的木條就能熄滅。

5 結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)我們可以得出結(jié)論，雖然二氧化碳可溶于水，但溶解的速度很慢，所以實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳也可以用排水法收集，而且用排水法收集到的二氧化碳純度高（快、純、省料）。排空氣法收集二氧化碳實(shí)驗(yàn)是用使點(diǎn)燃的木條是否熄滅來(lái)證明二氧化碳是不是收集滿，而二氧化碳在空氣中的體積分?jǐn)?shù)只要超過(guò)30%就能使點(diǎn)燃的木條熄滅，所以這樣收集到的二氧化碳純度肯定比用排水法收集的二氧化碳?xì)怏w的純度低。

參考文獻(xiàn)：

[1][2]九年義務(wù)教育課本.九年級(jí)化學(xué)第一學(xué)期[M].上海：上海教育出版社，2007：117.

[3]宋時(shí)雨.使帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度極限的實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)教學(xué)，2001，（8）：11.

摘要：實(shí)驗(yàn)證明雖然二氧化碳溶于水，但其溶解的速度很慢，所以實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳也可以用排水法收集。在排氣法收集中，是用點(diǎn)燃的木條放在集氣瓶口是否熄滅來(lái)判斷二氧化碳有沒(méi)有收集滿，實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳濃度只要超過(guò)30%（體積分?jǐn)?shù)），點(diǎn)燃的木條就會(huì)熄滅，所以用這樣的方法來(lái)判斷二氧化碳已收集滿是不妥的。

關(guān)鍵詞：二氧化碳；排水集氣法；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1005–6629（2014）7–0065–02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)

初中化學(xué)教材中[1]二氧化碳?xì)怏w是用向上排空氣法收集的，沒(méi)有提到用排水法收集，在一些練習(xí)甚至中考題中會(huì)考到二氧化碳是溶于水的，不宜用排水法收集。

二氧化碳的制取和性質(zhì)是初中化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生要掌握二氧化碳?xì)怏w發(fā)生和收集、性質(zhì)的驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)操作。在一次的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，每組發(fā)了一個(gè)水槽，要求學(xué)生把一瓶沒(méi)用過(guò)的二氧化碳?xì)怏w倒扣在盛水的水槽中，觀察現(xiàn)象。同時(shí)筆者在黑板上寫(xiě)了一個(gè)數(shù)據(jù)：20℃，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1體積水中溶解0.88體積的二氧化碳[2]。

下課前匯總的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：19組中有4組同學(xué)說(shuō)沒(méi)有水壓入集氣瓶；13組同學(xué)說(shuō)有水壓入，但很少，不到1厘米；有2組同學(xué)集氣瓶中壓入的水稍多，超過(guò)1厘米。學(xué)生提出疑問(wèn)，水槽中這些水量，理論上足夠把集氣瓶中的二氧化碳?xì)怏w溶解完，為什么集氣瓶中水面幾乎不上升。筆者問(wèn)學(xué)生收集二氧化碳時(shí)都驗(yàn)滿了嗎，回答是肯定的；筆者指出即使點(diǎn)燃的木條熄滅，二氧化碳可能也是不純的。這時(shí)下課鈴聲響起，同學(xué)們帶著困惑離開(kāi)了實(shí)驗(yàn)室。

2 問(wèn)題的反思

曾經(jīng)在《化學(xué)教學(xué)》雜志上看到過(guò)宋時(shí)雨老師的文章“使帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度極限的實(shí)驗(yàn)研究”[3]，該文通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)空氣中氧氣濃度達(dá)到50.2%及以上，帶火星的木條即能復(fù)燃。

筆者又查閱了很多上海及外省市的中考卷，對(duì)充滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶倒扣在水中，現(xiàn)象的描述都為液面略有上升。

綜合各種資料，筆者對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)猜想：

猜想一：集氣瓶中二氧化碳可能不純；

猜想二：各種資料中關(guān)于二氧化碳在水中的溶解性數(shù)據(jù)可能并不準(zhǔn)確；

猜想三：二氧化碳在水中的溶解速度可能較慢。3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

筆者進(jìn)行二氧化碳溶于水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天氣溫4～8℃，水溫7℃，天氣晴朗，用的是自來(lái)水。

取三個(gè)相同規(guī)格的集氣瓶，一個(gè)大試管。先用向上排空氣法連續(xù)收集兩瓶二氧化碳?xì)怏w，用點(diǎn)燃的木條放于瓶口驗(yàn)滿后，馬上倒扣在盛水的水槽中。讓藥品反應(yīng)一段時(shí)間（預(yù)先多放點(diǎn)大理石，稀鹽酸可隨時(shí)添加，盡量排出裝置中的空氣），再用排水集氣法收集一集氣瓶和一試管二氧化碳?xì)怏w，也倒扣在盛水的水槽中，依次編號(hào)為1、2、3、4（注：收集的前后時(shí)間差控制在10分鐘內(nèi)）。筆者每隔2小時(shí)拍照記錄進(jìn)入集氣瓶和試管中的水量，并測(cè)算了2小時(shí)和24小時(shí)整這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入容器內(nèi)的水量占集氣瓶容積的比例。以24小時(shí)整樣本3為例，測(cè)量壓入的水的體積，再測(cè)出該集氣瓶裝滿水時(shí)水的體積，兩者相除，算出當(dāng)時(shí)水占集氣瓶容積94.2%。具體實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)表1。

分析表1，發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶解于水的速度很慢，樣本1～4壓入的水量不同，是因?yàn)槎趸嫉募兌炔煌?，用排水法收集的二氧化碳純度大大高于排空氣法收集的二氧化碳純度，并且排水法不需要?yàn)滿，節(jié)約原料。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，由于二氧化碳是用排空氣法收集，且倒置于水中的時(shí)間很短，從而造成學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)二氧化碳溶于水而水位上升的現(xiàn)象。

由此可見(jiàn)，二氧化碳溶于水的速度很慢，其溶解的速度不影響用排水法收集二氧化碳，且收集到的二氧化碳純度很高（快、純、省料），而用排氣法收集的二氧化碳純度就較低，且耗時(shí)、耗料。

4 使點(diǎn)燃的木條熄滅的二氧化碳濃度研究

筆者用容積為150mL的集氣瓶，裝入60mL水，留有90mL空氣，用二氧化碳排出這些水，用此法收集到占空氣體積分?jǐn)?shù)為40%的二氧化碳?xì)怏w，再用點(diǎn)燃的木條伸入集氣瓶中，觀察是否熄滅。通過(guò)改變裝入集氣瓶中的水量，來(lái)改變二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)，試驗(yàn)不同濃度的二氧化碳使燃燒的木條熄滅的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

實(shí)驗(yàn)證明只要空氣中CO2的體積含量達(dá)到30%及以上，點(diǎn)燃的木條就能熄滅。

5 結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)我們可以得出結(jié)論，雖然二氧化碳可溶于水，但溶解的速度很慢，所以實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳也可以用排水法收集，而且用排水法收集到的二氧化碳純度高（快、純、省料）。排空氣法收集二氧化碳實(shí)驗(yàn)是用使點(diǎn)燃的木條是否熄滅來(lái)證明二氧化碳是不是收集滿，而二氧化碳在空氣中的體積分?jǐn)?shù)只要超過(guò)30%就能使點(diǎn)燃的木條熄滅，所以這樣收集到的二氧化碳純度肯定比用排水法收集的二氧化碳?xì)怏w的純度低。

參考文獻(xiàn)：

[1][2]九年義務(wù)教育課本.九年級(jí)化學(xué)第一學(xué)期[M].上海：上海教育出版社，2007：117.

[3]宋時(shí)雨.使帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度極限的實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)教學(xué)，2001，（8）：11.