利用启普发生器进行二氧化碳的制备、性质实验探究
【摘要】启普发生器是一种
实验室
17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划
常用的气体发生装置, 启普发生器是用固体与液体试剂在常温条件（不用加热）下起反应制取气体的典型装置。如氢气、二氧化碳、硫化氢等均可以用它来制取。二氧化碳作为生活中的常见气体，通过启普发生器进行制备，同时探究其性质
【关键词】启普发生器，二氧化碳
一、实验目的
1.掌握实验室制取二氧化碳的药品、原理、装置和收集方法。
2.掌握二氧化碳的性质及有关实验现象。
3.学会使用启普发生器。
二、实验用具
大理石、稀盐酸、紫色石蕊试液、澄清石灰水、蒸馏水、凡士林、；
烧杯、试管、玻璃片、滴管蜡烛、等。
三、实验步骤
（一）启普发生器的使用方法
1、启普发生器的气密性检查方法
关闭导气管的活塞，继续从球形漏斗注入水至漏斗1/2处时，停止加水，并标记水面的位置，静置如下图（图1），然后观察水面是否下降。若水面不下降，则
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明不漏气。若漏气，则应检查原因，可从导气管活塞、容器和胶塞以及球形漏斗的连接处去检查，并加以处理。
2、使用完启普发生器后，应如何处理
使用完启普发生器后，剩余的酸液应从下方的液体倾倒口倒出。在清洗完启普发生器后，应在磨砂口处放置张纸，防止下次使用时磨砂口粘连。
（二）启普发生器使用中的常见问题及解决办法
若CaCO3 是粉末状，应该怎么办？
加一多孔的橡皮圈。从橡皮塞，或从废自行车内胶胎，切下一块大小合适的圆形橡皮片，在橡皮片中间打一大孔（能恰好紧套在球形漏斗颈的相应部位），大孔周围打许多小孔或剪成许多小细齿[图5(a)]，然后把多孔（或多齿）橡皮圈套在球形漏斗颈上[图5(b)]，装上容器，使橡皮圈恰好挡在缝隙处。
我们也可以选择简单且原理易得的方法，如用打湿的脱脂棉缠绕在球形漏斗的下端。这样即缩小了空隙又不影响液体的上升。也可在孔道上填塞一些玻璃纤维；或堆放些碎玻璃管，或放置一圈小玻璃球（直径7～8mm）；或用尼龙绳（或塑料电线外皮）缠绕在球形漏斗颈的合适部位。
（三）二氧化碳的制备
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O
1.检查装置气密性
2.用打湿的脱脂棉缠绕在球形漏斗的下端，将大理石放入启普发生器中，将球形漏斗插入，从球形漏斗上端加入稀盐酸（1：3）使之没过大理石。
3.分别用排水法排空气发收集两瓶CO2气体
图1-1 启普发生器
(四)二氧化碳性质实验
1、CO2倾倒实验
要沿两支蜡烛中间的烧杯壁慢慢地倒入CO2，不能从火焰顶部倾倒；要将玻璃片盖上移出1/3的瓶口倾倒
2.紫色石蕊试液与CO2反应
取两只试管分别装入等量适量的紫色石蕊试液，并向其中一只试管通入C02通过对照观察颜色变化
3.镁条在CO2中燃烧
取适当长度镁条，用砂纸打磨掉其表面氧化膜，用坩埚钳夹住一段，放在酒精灯上点然后，迅速伸入收集好的CO2气体中，观察现象。
4.CO2和澄清石灰水反应
将CO2通入澄清石灰水中，通一段时间观察实验现象。
现象及
分析
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：
1.CO2倾倒实验
请到CO2时下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭
证明二氧化碳密度比空气大，通常情况下二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧。
2. 紫色石蕊试液与CO2反应
紫色石蕊试液变红（如图所示）
（图：右边试管为蒸馏水，左间试管为通入二氧化碳的蒸馏水，中间试管为加了少量盐酸）
证明CO2显酸性
3. 镁条在CO2中燃烧
Mg条在CO2中剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应产生黑色和白色固体（如图）
证明CO2支持镁条燃烧，镁条和CO2反应会生成氧化镁（白色固体）和碳单质（黑色固体）反应方程式为：
2Mg+CO2=2MgO+C
4. CO2和澄清石灰水反应
澄清石灰水先变浑浊，继续通入CO2气体，浑浊消失，溶液又变澄清。
CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O
CaCO3+CO2+H20=Ca(HCO3)2
刚刚通入二氧化碳是有碳酸钙产生，所以澄清石灰水变浑浊，继续通入二氧化碳气体，碳酸钙被反应，溶液又变澄清。
（四）反思和思考
二氧化碳密度比空气大，能溶于水，如果用排水集气法收集的话，会使产生的二氧化碳部分溶解，溶解的二氧化碳也会和水进行反应造成药品浪费。所以理论上我们在收集二氧化碳气体时应该选用向下排空气法收集。
而在实际操作中，我们发现用向上排空气法收集二氧化碳不适合用来做性质实验。我们制取二氧化碳时选用的是按体积比1:3的盐酸，此酸浓度较高，有挥发性。在收集气体的时候观察到在第一瓶二氧化碳收集满的时候有白色的烟雾冒出，凑近闻时能够闻到刺鼻的酸味。就此，可以初步断定，由于选用的盐酸有挥发性，所以我们收集到的二氧化碳气体中夹杂着氯化氢气体。如果将收集到的气体不做任何处理就用于性质实验，那么所得的结论就无法得到合理的解释。
我们也可以考虑选用排水集气法来收集二氧化碳。因为氯化氢溶于水，所以利用排水集气法收集得到的二氧化碳排除了氯化氢气体。
但排水集气法会造成二氧化碳的浪费。以下几个方法可以解决这一问题。
1加大药品的使用量。
2根据气体在水中的溶解随着温度的升高而减小这一原理，选择排热水的方法来收集二氧化碳。
3根据二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度较低的原理用排饱和碳酸氢钠溶液的方法来收集二氧化碳。
二氧化碳与石蕊试液反应会使石蕊试液变红，但是这不能证明二氧化碳本身具有酸性。二氧化碳使石蕊试液变色，有两种可能，一是二氧化碳本身有酸性，二是二氧化碳溶于水与水发生了反应生成了酸性物质。所以，石蕊试液不能验证二氧化碳自身是否有酸性。可以这样
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
实验——使用干燥的石蕊试纸，分别使用已经干燥除杂的二氧化碳气体和已经通入纯净二氧化碳两分钟的蒸馏水检验。可以看到不同的实验效果。
参考文献：
[1]王程杰.中学化学实验研究.上海华东师范大学出版社.2005
[2]李广州陆贞.化学教学论实验（第二版）.科学出版社.2007
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