碳酸钙与盐酸反应_沪教版“碳酸钙与盐酸反应”实验的改进

时间：2019-01-25 03:53:47　来源：雅意学习网本文已影响人

　　上海教育出版社2009年版《义务教育课程标准实验教科书•化学(九年级上册)》第96页的“活动与探究”栏目安排了“氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应”“碳酸钙与盐酸反应”学生实验，用以探究化学反应前后的物质质量关系。
　　我们发现，教科书上“碳酸钙与盐酸反应”的实验(装置见图1)存在几处不足，可以改进。
　　
　　图1 教科书上“碳酸钙与盐酸反应”的实验装置
　　
　　一、实验改进的原因
　　(1)教科书上的实验装置比较复杂，组装起来很麻烦(尤其是橡皮塞与胶头滴管的连接，以及小试管的摆放)，增加了实验员的工作量。
　　(2)不少学生在实验时为了追求实验现象的明显、持久，他们常常喜欢擅自增加药品量，从而导致反应放出较多的二氧化碳，这样就容易在实验时发生冲塞现象。
　　(2)很多化学教师认为，“研究质量守恒定律时，一个实验应该选用一个化学反应作为研究对象”。在本实验中，同一反应体系内既有“碳酸钙与盐酸的反应”，还有“石灰水与二氧化碳的反应”，这不利于得出“碳酸钙与盐酸反应前后的总质量保持不变”的实验结论。
　　
　　二、改进后的实验装置
　　经过反复试验，我们利用矿泉水瓶等实验替代品，对原实验进行了成功的改进(实验装置见图2：托盘天平没有画出)。
　　
　　
　　图2 “碳酸钙与盐酸反应”实验的改进装置
　　
　　三、改进后的实验用品
　　主要实验用品：托盘天平，500mL无色透明的矿泉水瓶(含瓶盖)，长短合适的化纤细线，大小合适的尼龙布袋(自行缝制)，药匙；碳酸钙，稀盐酸。
　　
　　四、改进后实验的主要步骤
　　1.检查装置的气密性
　　(1)找一个500mL的无色透明的弹性较好的矿泉水瓶，洗干净备用。
　　(2)将矿泉水瓶的瓶盖旋紧，然后用力挤压矿泉水瓶，如果感觉到瓶子很难被挤瘪，而且松开手后瓶子又很快恢复原状，则瓶子(反应装置)不漏气。
　　2.装入药品
　　(1)旋开瓶盖，向矿泉水瓶里倒入约占1/6～1/5容积的稀盐酸。
　　(2)取2～3药匙的碳酸钙粉末(或小颗粒的大理石、石灰石等)，装入尼龙布袋里，用细线扎好袋口，再将尼龙布袋慢慢吊入矿泉水瓶里；务必使尼龙布袋离稀盐酸有2～3cm的距离，并让细线的另一端耷拉在瓶口外，然后旋紧瓶盖(既固定了细线，又封闭了瓶口)。
　　(3)为确保万无一失，此时应该再一次检查装置气密性(方法同前)。
　　3.称量装置的质量
　　(1)把矿泉水瓶轻轻放在托盘天平的左盘上，并用砝码平衡，记下称量值。
　　(2)从托盘天平上取下矿泉水瓶，然后慢慢的将其稍微倾斜，使碳酸钙与稀盐酸接触，两者立即发生化学反应，尼龙布袋表面冒出气泡(有关反应的化学方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O)。
　　(3)等到碳酸钙与稀盐酸反应6～7s后，将矿泉水瓶直立起来，反应立即停止(以防产生的二氧化碳气体过多，爆裂瓶子)；再把矿泉水瓶轻轻放到托盘天平上进行第2次称量，发现称量值没有改变，从而说明：反应前各物质的质量总和等于反应后各物质的质量总和。
　　(4)此时，教师提出课本上预设的问题：“该实验如在敞口的瓶中进行，情况如何？”然后，从托盘天平上取下矿泉水瓶轻轻旋开瓶盖(二氧化碳立即逃逸)，并第3次称量矿泉水瓶的质量，发现托盘天平指针明显偏右。从而说明该实验如在敞口的瓶中进行，反应后瓶内的物质质量就会变小；也进一步说明反应前后相等的是“各物质的质量总和”。
　　
　　五、改进后实验的优点
　　1.装置简单，设计巧妙，操作简便，现象直观，一次装入药品可供多个班级使用，有利于提高实验教学的有效性。
　　2.利用生活中的废旧物品组装实验装置，有利于培养学生的节俭意识和创新精神。
　　3.实验能准确显示“碳酸钙与盐酸反应”前后质量相等或不相等，有利于学生搞清质量守恒定律的内涵。
　　4.检查装置气密性的方法(挤压瓶子法)和控制化学反应进行的方法(倾斜瓶子法)，新颖有趣，开阔了学生的视野，激发了学生学习化学的兴趣。
　　5.有利于学生认识到，在定量研究化学反应的实验中，涉及“气体进出反应体系”的装置一定要密闭，以防容器内外的物质发生交换。
　　6.现行人教版中“盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定”实验，也可用此装置演示。
　　
　　参考文献
　　
　　[1] 毕华林，卢巍.义务教育课程标准实验教科书化学九年级上册[M].山东：山东教育出版社，2009
　　[2] 李德前.沪教版“定量认识化学变化(第1课时)”教学设计[J].化学教与学，2010，10：2～4
　　
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