一、问题的提出
二氧化碳是我们熟知的气体,实验室制备二氧化碳是初中化学教学中的一个重点内容。在现行的由人民教育出版社出版的《义务教育教科书・化学(九年级上册)》中,对于二氧化碳气体的收集,采用的是向上排空气法[1]。至于为什么没有采用排水法,2001年程明荣主编人民教育出版社的九年义务教育三年制初级中学课本・化学(全一册)中解释到:根据二氧化碳的性质,它可溶于水生成碳酸,因此通常不采用排水集气法,而采用排空气集气法[2]。
但是,在现行的由人民教育出版社出版的《义务教育教科书・化学(九年级上册)》还给出了这样一个实验:利用排水法收集人呼出的气体,再向收集的气体中滴加澄清石灰水,振荡后发现澄清石灰水变浑浊从而证明呼出的气体中存在二氧化碳。而人呼出的气体中二氧化碳浓度只有4.1%左右[3],既然这么低纯度的二氧化碳都可以用排水法收集,所以实验室制得的二氧化碳同样应该可以用排水法收集。
已经有研究者通过实验得出结论,使用排水法收集制得的二氧化碳气体也是可行的[4-6],本研究将使用数字化实验设备,对上述三种方法收集到的二氧化碳的纯度进行测定,以比较各方法的收集效果。
二、实验药品与仪器
实验药品:1 mol・L-1稀盐酸、碳酸钙粉末、饱和碳酸氢钠溶液、5 mol・L-1氢氧化钠溶液
实验器材:锥形瓶(为了和压强传感器配套的橡皮塞相适用,本实验用锥形瓶代替集气瓶作为CO2的收集装置)、分液漏斗、双孔塞、玻璃导管、橡皮管、玻璃片、火柴、水槽、注射器、压强传感器
三、实验装置图
四、实验过程
1. 在两个锥形瓶中分别加入碳酸钙粉末和饱和碳酸氢钠溶液;
2. 按照上图所示,连接实验装置,并检查装置的气密性;
3. 将塞子塞紧,向分液漏斗中加入稀盐酸;
4. 打开分液漏斗,让稀盐酸与碳酸钙粉末发生化学反应,并用如下三种方法收集产生的CO2气体;
方法一:当CO2发生装置开始产生CO2气体15s后(排去装置中的空气),用排水法收集CO2气体备用,并记录从收集到集满CO2气体所要的时间t;
方法二:当CO2发生装置开始产生CO2气体15s后,用向上排空气法收集,收集时间用方法一所用的平均时间t0;
方法三:当CO2发生装置开始产生CO2气体15s后,用向上排空气法收集,并且在收集的过程中将一点燃的