4　有趣的二氧化碳

情景导入

星期天小川家来了客人，小川高兴地忙前忙后，招待大家。该吃饭了，妈妈叮嘱小川拿出家里的可口可乐让客人喝，这也是小川的最爱。客人家的一个小弟弟也非常喜欢，拿着瓶子不放手。小川拿来杯子准备给大家倒，刚一打开盖子，可乐就冒着气泡，嗞嗞响着从瓶口冒出来，还洒到桌子上一点，让小川很不好意思。

“哥哥，怎么会有这么多气泡呢？”

“这是二氧化碳气体。”小川解释说。

“二氧化碳是什么？它们是怎么进到汽水里的呢？”弟弟的话问住了小川。

请教老师

正好这天上化学实验课时，温老师带来了一些材料。

“同学们不是都喜欢喝汽水吗，下面我来教大家自制汽水吧。”温老师说。

小川非常高兴，他正为这个问题困扰呢。

实验一

材料：白糖、果味香精、碳酸氢钠、柠檬酸

用具：汽水瓶

步骤：

（1）将一个汽水瓶洗刷干净。

（2）瓶里加入占容积80%的冷开水，再加入白糖及少量果味香精。

（3）然后加入2克碳酸氢钠，搅拌溶解。

（4）迅速加入2克柠檬酸，并立即将瓶盖压紧，使生成的气体不能逸出，而溶解在水里。

（5）将瓶子放置在冰箱中降温。取出后，打开瓶盖就可以饮用。

“哎，大家看，有二氧化碳生成，和买的汽水一样。”悠悠发现新大陆一样。

“太好了，以后我在家也可以制汽水了，不过这是怎么回事呢？”文文说。

“加入的物质间发生了化学反应。”小川说。

讨论：生成的这些气体是什么气体？它是哪些物质发生反应的结果？为什么实验中要迅速盖紧瓶盖？打开瓶盖会出现什么现象？为什么？

听温老师讲解

1．以上实验中碳酸氢钠、柠檬酸发生了化学反应，产生大量的二氧化碳，通过加压的方法，使二氧化碳气体溶解在水里。汽水中溶解的二氧化碳越多，质量越好。

2．当打开瓶盖时，瓶内的压强减小，溶解在水中的二氧化碳就从水中跑出来了。

3．二氧化碳从体内排出时，可以带走一些热量，因此喝汽水能解热消渴。

温老师说：“其实二氧化碳对于我们的生活还有很多影响，农民说它是植物粮食，消防官兵说它是灭火先锋，环境学家称它是罪魁祸首。人们为什么这样说呢？做做以下的实验吧。”

实验二

材料：蒸馏水、溴百里酚蓝试液、稀氢氧化钠溶液、水生植物

用具：滴管、试管（带塞子）

步骤：

（1）在一个大试管中，加入10～20毫升的蒸馏水，再加入几滴溴百里酚蓝试液，振荡混合后，溶液呈蓝绿色。用极少量的稀碱液把溶液调至蓝色。

（2）向溶液里通入二氧化碳气体，直到溶液变成黄色为止。

（3）在大试管中放入一些水生植物（如藻类），用塞子塞紧试管口，然后插入试管架，把这试管放在阳光或日光灯下，经过一段时间。

讨论：你观察到什么现象？为什么会产生这种现象？

听温老师讲解

1．溴百里酚蓝是一种酸碱指示剂，变色范围pH值6.2～7.6，颜色由黄色变为蓝色。

2．用少量的稀碱液调溶液呈蓝色表明这时溶液的pH值≥7.6，吸入二氧化碳后，溶液呈黄色，pH值≤6.2，植物发生光合作用时摄取二氧化碳，溶液pH值升高，溶液又由黄色变为蓝色。

植物的光合作用

3．陆生植物光合作用所需要的碳源，主要是空气中的二氧化碳，二氧化碳主要是通过叶片气孔进入叶子。大气中的二氧化碳含量如以容积表示，仅为0.03%，但光合作用过程中吸收大量的二氧化碳，如向日葵的叶面吸收CO2 0.14厘米3/时`厘米2。

实验三

材料：食用醋适量、食用碱、碟子、烧杯、火柴、蜡烛、勺子

实验步骤：

（1）将蜡烛切成约2厘米高的小蜡烛（两根）。

（2）将其中一支粘在碟子上，另一只粘在小烧杯的底部。

（3）在小烧杯中蜡烛的周围均匀地撒上食用碱，并将两只蜡烛同时点燃。

（4）向小烧杯中沿烧杯壁注入适量食醋。

讨论：

“盘子中的蜡烛还在燃烧，烧杯中的蜡烛熄灭了。”同学们看到这个现象都没有想到生活中常见的这些东西竟然还有这么神奇的变化。

“因为醋和食用碱发生反应，生成了二氧化碳，使蜡烛发生了变化。”悠悠说。

听温老师讲解

利用二氧化碳的这些性质，可以灭火。

二氧化碳灭火器是在加压时将液态二氧化碳压缩在小钢瓶中，灭火时再将其喷出，有降温和隔绝空气的作用。二氧化碳具有较高的密度，约为空气的1.5倍。在常压下，液态的二氧化碳会立即汽化，一般1千克的液态二氧化碳可产生约0.5立方米的气体。因而，灭火时，二氧化碳气体可以排除空气而包围在燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中，降低可燃物周围或防护空间内的氧气浓度，产生窒息作用而灭火。另外，二氧化碳从储存容器中喷出时，会由液体迅速汽化成气体，而从周围吸收部分热量，起到冷却的作用。

利用二氧化碳来灭火

二氧化碳灭火器

实验四

器材：两个相同的塑料瓶、两根相同直径的bō璃管、两个橡皮塞

药品：红墨水、二氧化碳气体

实验步骤：

（1）如图4-1，取两个完全相同的塑料瓶，瓶口加塞子，插入吸管（将水柱封在管中）。

图4-1

（2）其中一个瓶中充入高浓度二氧化碳，一瓶是空气，同时放在阳光下照射。

（3）一段时间后，观察有什么现象。

讨论：为什么会出现这种现象？

总结：盛高浓度的二氧化碳瓶中的水柱比另一瓶中水柱上升得快，表明其温度升高快（气体受热膨胀）。

听温老师讲解

空气中含有二氧化碳，而且在过去很长一段时期中，含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边产生、边消耗”的动态平衡状态。二氧化碳是一种温室气体。大气中原有温室气体包括水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等，捕获地表发射的红外辐射，加热地表及近地面空气，使全球平均地表温度从-19℃提高到适合人类生存的15℃。这就是“自然温室效应”。

温室效应

工业化革命以来，人类活动引起大气中温室气体浓度迅速增加，改变了地球能量辐射与吸收的状况，从而大大强化了原有的自然温室效应，使得地球表面温度上升。我们称之为“增强温室效应”。1906～2005年全球平均地表温度增加了0.74℃。

因此，人类必须有效地控制二氧化碳含量增加，控制人口增长，科学使用燃料，加强植树造林，绿化大地，防止温室效应给全球带来的巨大灾难。

讨论：你怎样客观评价二氧化碳对人类的影响？

汇报成果

1．同学们可能提出哪些问题需要我们回答？

2．我也能设计一个关于二氧化碳的小实验。

化学谜语

4．石旁伫立六十天。（打一化学元素）