原创二氧化碳和氢氧化钾(二氧化碳溶解性)

第3章第4节二氧化碳可分为2个课时，第1课时的内容为自然界中的二氧化碳和二氧化碳的性质研究。与氧气一样，这是

 

第3章第4节二氧化碳可分为2个课时，第1课时的内容为自然界中的二氧化碳和二氧化碳的性质研究与氧气一样，这是典型的研究物质性质课构成物质的微粒（结构）决定了它的宏观化学性质，性质决定了功能学习二氧化碳的性质，可从其微粒结构出发。

学生对二氧化碳并不陌生，可让学生谈谈对二氧化碳的认识通过学生列举的二氧化碳分子结构、性质、功能等，构建它们之间的关系，从而导入课题二氧化碳与人的生活息息相关，科学家较早就对二氧化碳有所认识上课时，可以呈现如下经过加工的科学史：。

（1）3世纪时，西晋文学家张华（232～300）在《博物志》中记载，烧白石（CaCO3）作白灰（CaO）过程能产生一种气体，现今知道此气体为二氧化碳（2）17世纪初，做过著名的柳树实验的比利时医生海尔蒙特（。

Jan Baptista van Helmont，1580～1644）发现，木炭燃烧后会产生“森林之精”，其是一种不助燃的气体；德国化学家霍夫曼（Friedrich Hoffmann，1660～1742）

称二氧化碳气体为“矿精”，通过实验发现其水溶液具有弱酸性（3）1756年，英国化学家布莱克（Joseph Black，1728～1799）称二氧化碳为“固定空气”，并对其进行定量实验研究（4）1766年，英国科学家卡文迪许（Henry Cavendish，173。

～1810）通过实验收集到“固定空气”，并测定了其密度和溶解度，还证明它和动物呼出的、木炭燃烧后产生是同一种气体（5）1772年，法国科学家拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743。

～1794）发现燃烧钻石后会产生“固定空气”同年，英国科学家普里斯特利（Joseph Priestley，1733～1804）发现，压力有利于“固定空气”在水中的溶解，温度增高则不利于其溶解，这个发现被应用于人工制造碳酸水（汽水）。

（6）1774年，瑞典化学家贝格曼（Torbern Olof Bergman，1735～1784）在其论文《研究固定空气》中叙述了他对“固定空气”的密度、在水中的溶解性、对石蕊的作用、被碱吸收的状况、在空气中的存在、水溶液对金属锌、铁的溶解作用等的研究成果。

（7）1787年，拉瓦锡论述了碳与氧气反应产生“固定空气”，推测“固定空气”是由碳和氧组成，因将之名称改为“碳酸气”同时，拉瓦锡还测出“碳酸气”中碳和氧的质量比，首次揭示了二氧化碳的组成（8）1797年，英国化学家坦南特（Smitbson Tennant，1761。

～1815）用分析方法测得“固定空气”含碳27.65%、含氧72.35%（9）1823年，英国科学家法拉第（Michael Faraday，1791～1867）发现加压可以使“碳酸气”液化同年，法拉第和戴维（Humphry Davy，1778。

～1829）首次液化了“碳酸气”（10）1834年或1835年，德国人蒂罗里尔（Adrien-Jean-Pierre Thilorier，1790～1844）成功地制得干冰（11）1840年，法国化学家杜马（Jean-Baptiste André Dumas，1800。

～1884）用含纯粹碳的石墨在氧气中燃烧，用氢氧化钾溶液吸收生成的“固定空气”，计算出“固定空气”中氧和碳的质量分数比为72.734∶27.266根据阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro，1776。

～1856）在1811年提出的“在同一温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”假说，确定氧和碳的原子个数简单的整数比是2∶1；后通过实验测出“固定空气”的分子量为44，从而确定“固定空气”的化学式为CO

2，从此改名为“二氧化碳”（12）1896年，瑞典化学家阿累尼乌斯（Svante August Arrhenius，1859～1927）认为，大气中二氧化碳浓度增加一倍，可使地表温度上升5～6℃科学史作为教学资源，“多”不一定是好事，关键是用的“合理”，起画龙点睛之效。

以上12条关于二氧化碳的科学史，其中（2）（4）（5）（6）（7）（9）（10）与本课时相关，可作为课堂素材，当然也可开发成问题和作业由于本课需要二氧化碳备用，而二氧化碳的实验制取是下节课的内容，再加上实验制取二氧化碳装置复杂，操作繁琐，故可利用干冰制取二氧化碳气体（将干冰放在内少量水的矿泉水瓶中，用导管接通即可），或通过小苏打和醋酸反应制取二氧化碳。

如上两者制取二氧化碳的简易装置，在上学期的教学反思中有所介绍推测二氧化碳本身没有毒性的原因二氧化碳虽没有毒性，但含量过高会对人体健康有所影响教学时联系实际，举例在一些较封闭的场所（如教室），要适时通风引导学生将研究二氧化碳气体与研究氧气相对照，从而从物理性质和化学性质两方面去探索。

物理性质方面，还是从颜色、气味、状态、溶水性、密度、熔点、沸点等方面，通过观察实验进行总结概括化学性质方面，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸不稳定加热分解，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊等，都可以通过实验比较明显的呈现出来。

教材里有二氧化碳溶水性实验在一个充满二氧化碳的矿泉水瓶中迅速倒入容积为1/3的水，盖好盖子并震荡，发现矿泉水瓶变扁了此实验能否作为二氧化碳溶于水的证据？仅根据此现象当然不能矿泉水瓶变扁了，只能说明瓶内气体变少了，原因可能是二氧化碳溶于水，在水分子空隙间以二氧化碳分子的形态存在，也可能是二氧化碳与水反应生成碳酸，以碳酸分子、碳酸根、碳酸氢根等形态存在。

一般做了溶解性实验后，会继续在水中滴加紫色石蕊试液，观察溶液变红色，说明二氧化碳与水反应产生新物质--碳酸要逻辑自洽形成这个结论，还需要设置对照实验，排除二氧化碳也能使紫色石蕊试液变红的可能但这里也存在非常尴尬的地方，是因为石蕊试液本身含有水，水的存在就是干扰因素。

所以设置对照实验时，不能将二氧化碳通入石蕊试液中，因为这样，二氧化碳会与石蕊试液中的水反应而使之变红所以，比较合理的方案是将二氧化碳通入干燥的石蕊试纸作为对照组，将通过二氧化碳的溶液滴到干燥的石蕊试纸上作为实验组。

个人认为，在初中阶段，很难通过设计实验方案证明二氧化碳能溶于水而不是与水反应只有通过实验和计算相结合的角度，测出二氧化碳与水振荡之后气体二氧化碳的减少量m1，同时根据水中pH，以及碳酸中溶液中的电离平衡度，来计算水中碳酸分子、碳酸根离子和碳酸氢根离子的量，从而推算出与水反应的二氧化碳的量m。

2，当m1>m2时，说明水中还有二氧化碳分子存在，二氧化碳会溶于水今天就以上方案请教专业人士，得到的回复是：想法很美好，实际不可行先不说这个方案有“用假说证明假说”的循环论证逻辑问题，且实际几乎不可能测定水中碳酸分子（碳酸分子不可分离出来）。

有更好的办法吗？