大理石在日常生活中随处可见,但我们是否想过它也可以“废物”利用呢?今天,让我们跟着寻宝行动队再次进入实验室,了解大理石在实验室的用途。
实验室常用大理石多用于与稀盐酸反应制取二氧化碳气体,今天队员们要学习二氧化碳的实验室制备方法以及它的性质探索。
首先我们听老师介绍今天要用到的仪器——启普发生器,它是一种气体发生器,常用于块状固体和液体试剂在常温条件(不可加热)下反应制取气体(如二氧化碳、氢气等气体)。
启普发生器是由一个葫芦状的玻璃容器和球形漏斗组成的。葫芦状容器半球形的底部有一液体出口,平常用橡胶塞塞紧;球形的上部有一气体出口,与带有玻璃旋塞的导气管相连。
在装配启普发生器时要在它的球形漏斗颈和玻璃旋塞磨口处涂一层凡士林,插好球形漏斗和玻璃旋塞,顺同一方向转动,使其严密。
接下来是整个实验至关重要的一步——检查装置气密性。
方法一:利用液压法检查启普发生器的气密性。开启导气管上的旋塞,向球形漏斗中加水。当水充满容器下部的半球体时,关闭旋塞。继续加水,使水上升到球形漏斗中。静置片刻,若水面不下降,则说明气密性良好,反之则说明装置漏气。
方法二:利用手捂法(微热法)检查洗气瓶的气密性。洗气瓶两端装乳胶管,将进气口乳胶管用止水夹封闭,出气口乳胶管末端伸入盛水的烧杯中,用手捂热洗气瓶。若观察到烧杯中有气泡产生,停止微热,冷却后,乳胶管口形成一段水柱且保持一段时间不下降,则气密性良好,反之则说明装置漏气。
下一步添加固体试剂,取块状大理石,由容器上的气体出口加入,加固体前应在容器的球体中放入橡胶垫圈,以防止固体掉入半球体中,加固体的量不得超过球体容积的1/3,否则固液反应激烈,酸液很容易被气体从导管冲出。
接着便是装配二氧化碳的实验装置,要注意从左到右,先下后上的组装顺序。老师先在队员们面前演示一遍,然后让同学们两两组合自行安装。
搭建成功如下图所示。
实验装置搭建完毕,就进入我们今天的重头戏,制备二氧化碳气体。
首先将盐酸溶液从球形漏斗口注入。注液方式与上述注水方式相同(详见气密性检查),液体的量以反应时刚刚浸没固体,液面不高过导气管的旋塞为宜。
使用时,打开导气管上的旋塞(使容器内气压与外界大气压相等),球形漏斗中的液体进入容器与固体反应,气体的流速可用旋塞调节。停止使用时,关闭旋塞,容器中的气体压强增大,因为容器中的反应仍在进行,仍有气体生成,将液体压回球形漏斗,使容器中液体液面降低,与固体脱离,反应停止。
将点燃的木条放在集气瓶口,若熄灭则已集满,反之则还未集满,继续反应。集气瓶磨玻璃片磨砂面涂凡士林,并朝下盖住集气瓶,存放气体。
二氧化碳收集完毕后,老师带领同学们探索它的性质。老师让同学们点燃一支蜡烛,将收集到集气瓶中的二氧化碳快速倒向点燃的蜡烛,观察现象。
同学们可以看到点燃的蜡烛很快熄灭,这说明二氧化碳具有不助燃的特点。
接着将烧杯中高低不一的蜡烛分别点燃,沿杯壁通入二氧化碳,观察蜡烛熄灭顺序。
同学们可以看到烧杯中短蜡烛先熄灭,长蜡烛后熄灭,这说明二氧化碳比氧气要重。
下一个实验是检验二氧化碳的酸碱性。取1个 50 mL 小烧杯,倒入30mL紫色石蕊指示剂,通入二氧化碳,观察实验现象。
同学们观察到紫色石蕊指示剂变红,因为二氧化碳能和水反应生成碳酸,碳酸是酸性物质,会使石蕊试液变红色。
“那如果往澄清石灰水中通入二氧化碳,会有什么实验现象呢?”老师接着发问。
通过实验,同学们得知二氧化碳通入澄清石灰水会变浑浊,这是因为二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀。
但如果继续通入二氧化碳,浑浊的石灰水又会变得清澈,这是因为通入的过量的二氧化碳与碳酸钙和水反应生成了可溶的碳酸氢钙。
不知不觉,就来到了最后一个实验“制作熔岩瓶”。
老师先取了1个三角锥瓶,加入适量小苏打,再倒入适量食用油,最后倒入适量醋酸溶液,三角锥瓶内就发生了神奇的“火山喷发”现象!
同学们一个个的都迫不及待地要尝试,下面请欣赏部分同学的熔岩瓶。
实验进行到这就告一段落啦,小队员们可别忘了完善自己的实验报告。
千万别忽视了实验报告,就算是科学家,也得写实验报告,因为记录了实验过程及材料,实验失败可以从实验报告上查找问题的结根,并进行改进。不是说”不经历风雨,怎会见彩虹”吗?实验永远伴随成功,也伴随失败。我们平时撰写的实验报告可以依托老师的检查,经老师检查可以发现问题,也会发现由于某个同学因实验步骤错误而隐藏的危险隐患,以便更好的处理安全隐患。