二氧化碳的化学性质:可参与化合、分解及酸碱相关化学反应
第一次在化学实验室实操验证二氧化碳的化学性质有哪些的时候,完全照着课本模糊的印象瞎操作,踩了好几个实打实的操作错误,也实打实摸透了它最核心的几项化学特性,没有花哨的理论,全是亲手做实验试出来的真实反应。
最开始拿澄清石灰水验证二氧化碳,操作特别潦草。直接把制取出来的气体快速通入石灰水中,盯着杯子看了半天,只泛起一点点浑浊,几秒之后又变清澈了。当时完全懵了,以为收集的气体不纯,反复更换药品重新制取,折腾了十几分钟还是一样的结果。
后来慢下来操作才发现问题所在,通入二氧化碳的量太多、速度太快,刚开始生成的碳酸钙沉淀,会继续和过量的二氧化碳、水发生反应,生成可溶于水的碳酸氢钙。这就是为什么浑浊的石灰水会重新变透明,也彻底摸清了二氧化碳的一个关键性质,能和碳酸盐、水发生化合反应,生成碳酸氢盐。
课堂上总听老师说二氧化碳不支持燃烧,自己实操的时候,差点闹出小意外。点燃一根木条,慢慢伸进装满二氧化碳的集气瓶里,火焰瞬间就熄灭了。当时不信邪,觉得是不是瓶口进了空气,又点燃了镁条伸进去,结果镁条非但没熄灭,反而继续剧烈燃烧,还生成了黑色的碳颗粒和白色粉末。
这一下直接打破了固化认知。普通可燃物无法在二氧化碳中燃烧,但活泼金属可以,这也说明二氧化碳并非绝对不支持燃烧,只是对大多数常见可燃物有阻燃作用,这个细节是课本概括性文字里不会细说的,只有亲手试错才能发现。
常温状态下的二氧化碳化学性质很稳定,不会随便和普通物质发生反应。
把干燥的紫色石蕊试纸放进装满二氧化碳的集气瓶里,静置了好几分钟,试纸颜色一点变化都没有。原本以为二氧化碳本身就是酸性物质,能让试纸变色,这个操作直接推翻了这个错误认知。
往试纸上面滴上蒸馏水之后,再放入二氧化碳气体中,试纸迅速变成了红色。很直观的能看出来,二氧化碳本身没有酸性,是它和水发生化合反应,生成了碳酸,才具备了酸性特质,而且这个反应可逆,稳定性特别差。
做完实验放置了半个小时,变红的石蕊试纸又慢慢变回了原本的紫色。静置过程中,碳酸一直在自主分解,重新变回二氧化碳和水,温度稍微升高一点,分解的速度还会变得更快,这也是碳酸饮料开封之后会慢慢变淡、失去酸甜口感的根本原因。
尝试做二氧化碳和碱溶液的反应实验时,一开始把控不好反应节奏。将二氧化碳通入氢氧化钠溶液中,肉眼完全看不到任何现象,没有沉淀、没有变色、没有气泡,一度以为两种物质不发生反应。
之后往反应后的溶液里滴加稀盐酸,瞬间冒出大量气泡。这一刻才清晰确认,二氧化碳能和强碱溶液发生反应,生成碳酸盐,只是整个反应过程无明显可视化现象,必须通过后续辅助实验才能验证反应的发生,这也是二氧化碳很容易被忽略的一项化学特性。
所有实操下来能发现,二氧化碳的化学反应全部有迹可循,没有复杂的特殊反应。不用死记硬背冗长的理论,所有特性都能通过简单的课堂实验、日常现象直接验证。
最后整理了一遍所有实操过的反应,准备下次实验课前,对照每一项操作,逐一复现所有化学反应过程,把每项性质对应的反应条件和反应现象彻底记牢。