干冰在初中化学实验中的应用探究

干冰在初中化学实验中的应用探究

李建英

摘要二氧化碳是学生在初中所学的一种重要气体，而干冰是固态的二氧化碳，有关干冰的知识学生有着极大的兴趣，课堂教学中激发起学生的学习兴趣之后，笔者认为可从查找资料，了解干冰的性质；发现问题；探究实验；总结实验规律等方面更进一步促进学生进行深入探究学习能力，提升知识水平。

关键词：干冰初中化学实验应用探究

二氧化碳是学生在初中化学中所学的一种重要气体。学习相关内容时同学们了解到，在在一定条件下，二氧化碳气体会变成液体或固体，固态的二氧化碳叫做“干冰”。干冰升华时吸收大量的热，可以做制冷剂，也可以用于人工降雨。为了让学生更加深入的了解干冰，笔者演示了与其相关的视频，学生在观看视频时，无不被干冰的神奇作用吸引，尤其是看到干冰营造出的那仙境般的云雾效果时，学生都发出了惊叹。看到学生如此痴迷，笔者决定和学生对干冰的性质做更深入的探究。

一、查找资料，了解干冰的性质

首先，笔者给学生布置作业，查找资料了解干冰的相关知识。很快学生通过网络查找到相关的内容，经过整理得到以下信息：

干冰是二氧化碳的固态存在形式，在常温和压强为6079.8千帕压力下，把二氧化碳冷凝成无色的液体，再在低压下迅速蒸发，便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质，其温度是零下78.5℃，这便是干冰，密度约为1.56g/cm3。干冰极易挥发，升华为无毒、无味的，比固体体积大1000倍的气体二氧化碳，所以干冰不能储存于密封性能好、体积较小的容器中，很容易爆炸。要让干冰放在空气流通好的地方，让干冰挥发产生的气体释放出去，这样才安全。干冰蓄冷是水冰的1．5倍以上，升华成后二氧化碳气体，无任何残留、无毒性、无异味，有灭菌作用，可以用作制冷剂。干冰还可用作人工降雨，放在空气中能迅速吸收大量的热使周围的温度快速降低，使水蒸气液化成小水滴，从而降雨的目的。

二、激发兴趣，发现问题

在学生们对干冰有了初步的了解以后，笔者提出既然干冰是二氧化碳的固态存在形式，那么能否用利用干冰来完成课本上的实验呢？学生们经过思考得到肯定的答案，既然干冰能直接升华为气态的二氧化碳，也就一定替代实验室用盐酸和碳酸盐制取的二氧化碳。而且学生们还

提出用盐酸和碳酸盐制取二氧化碳操作起来用时较长，从理论上说远不如干冰升华快捷。

既然要进行探究实验，就必须将各种成本考虑在内，笔者让同学们在京宝网上查找出，干

冰售价约15元/公斤，实验室用浓盐酸10元/瓶，根据理想气体

状态方程和气体摩尔体积计算得出结果，干冰理论产出比为37.0L/

元，浓盐酸为7.34L/元，同价产出比约为5:1，即使除去干冰在

运输过程中的损耗，干冰的产出成本仍远低于实验室用浓盐酸。

干冰可以在网上很方便的购得，且干冰有块状、颗粒状、和粉末

状等多种形状可选，商家还提供免费送货服务。这更坚定了我们

完成探究实验的信心。

经过一系列的准备工作，我们便开始完成相关的探究实验。

三、完成探究实验

为便于取用，笔者选购了颗粒状干冰。为预防干冰低温可能造成的伤害，笔者和学生都戴上了厚厚的手套，并用比较长的镊子夹取干冰。

1、干冰的“云雾”实验

为使现象更明显，笔者和同学们先准备了一个水槽，在水槽

中注入80℃的热水，再另取一个金属盘，用镊子向其中放入较多

的干冰，然后将金属盘放入水槽中。瞬间金属盘周围便有了宛如

仙境烟雾缭绕的现象。实验过后，笔者让同学们思考为什么会出

现这样的现象，同学们经过思考得出结论：1、干冰升华吸热后，

变成气体，凝结周围的水蒸汽成烟雾状，就是人们常见的用干冰制造烟雾效果，干冰冒烟就这样来的。2、二氧化碳密度大，是空气的1.5倍，然后向下流，形成低沉的烟雾，而干冰在舞台上就是这样使用的。

2、干冰“制取”二氧化碳实验及其性质探究

既然干冰升华后能直接得到二氧化碳气体，那么向集气瓶中加入适量的干冰也就能“制得”二氧化碳气体，同学们用取用固体药品的方法向集气瓶中加入适量的干冰，等干冰“消失”后，利用澄清石灰石检验，能看到明显的现象。用燃着的小木条放在集气瓶口，小木条熄灭。这些现象与实验室制得的二氧化碳现象毫无区别，而这一“制取”过程更加方便快捷。

同学们用干冰制得的二氧化碳完成倾倒实验、二氧化碳与水反应生成碳酸的实验，均能得到

明显的现象。

3、二氧化碳的溶解实验

取一个质地较软的汽水瓶，向其中加入一些干冰颗粒，等干冰

颗粒“消失”后向其中倒入水并迅速拧紧瓶盖，摇晃汽水瓶，汽水

瓶很快就会变瘪。这比课本上的实验效果更明显。有的同学甚至还设计了瓶子吞鸡蛋的实验，效果也很明显。

四、实验总结及注意事项

经过一系列实验我们得出结论，用干冰替代二氧化碳有以下优点：

1、与实验室用稀盐酸和碳酸盐反应制取二氧化碳，干冰成本更低廉，能为学校节约大量资金。

2、干冰“制取”二氧化碳方便快捷，为准备实验节约更多的时间。同时也能使实验教师免于HCl气体的毒害。

3、干冰“云雾”实验现象明显，学生比单纯的观看视频更容易理解，印象更深刻。

4、通过对干冰的探究，学生能够了解有关干冰的更多性质及用途。如：干冰在人工降雨、干洗、食品、美容、冷藏、娱乐等行业都有应用。

当然，在进行对干冰的探究实验时，我们也发现了一些问题需要引起大家的注意：

1、干冰易升华，在运输途中容易发生损耗，所以在购买时要适量增加一些，另外，运输干冰需要一定的时间，不建议交通不便和较偏远地区购买。

2、干冰温度为零下78.5℃，干冰蓄冷是水冰的1.5倍以上。在取用时一定要加强防护，防止冻伤。实验时建议戴较厚的手套。

3、干冰升华成二氧化碳气体时体积迅速膨胀，建议不要放在密闭容器中储存，否则可能引起爆炸。

4、为使干冰迅速升华，建议将温度升高到80℃左右。