实验步骤

1. 小试管中注入1/3体积的蒸馏水，滴入几滴紫色石蕊试液，溶液显紫色。

2. 将洁净的长玻璃导管插入试管中，用手握住试管，用嘴向紫色石蕊试液中吹气。不久，溶液的颜色从紫色转变成红色。说明二氧化碳和水化合生成了碳酸。

3. 取试管夹从盛有红色石蕊试液的试管底部往上套，夹在试管的中上部，用手握住试管夹的长柄。

4. 点燃酒精灯，加热试管内的红色溶液。不久，溶液又恢复了原来的紫色，说明碳酸不稳定，分解出二氧化碳而逸散。

二氧化碳跟水反应生成碳酸，溶液显弱酸性，且碳酸易分解。

1. 碳酸溶液显酸性         2. 碳酸不稳定

二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液使其变红的原因是（   ）

A. 二氧化碳气体使石蕊溶液变红

B. 二氧化碳跟水反应生成碳酸使石蕊溶液变红

C. 二氧化碳跟石蕊溶液发生反应产生红色

D. 以上都不是

试题难度：易

探究案例  二氧化碳在水中的溶解性

一、探究目的

  1. 通过探究认识二氧化碳在水中的溶解性

  2. 学会运用多种途径进行探究的方法

  3. 初步学习设计实验探究方案

二、探究活动

  1. 问题情景和问题的提出

    通常汽水瓶开启后，我们都会看到有大量的气泡冒出，有时甚至夹带着大量的汽水往外冲。汽水瓶和啤酒瓶受热或受到猛烈碰撞时都可能发生爆炸，所以，装有汽水和啤酒的箱子都标有“轻拿轻放、避光保存”的安全标志。

    汽水和啤酒通常被称为碳酸饮料。为什么汽水和啤酒中含有二氧化碳呢？二氧化碳能溶解在水中吗？如果二氧化碳能溶于水，那它在水中的溶解程度如何？

  2. 实验探究

    二氧化碳是无色、无味的气体，这给我们的探究带来了一定的困难。但我们可以结合所学知识和已有经验，根据二氧化碳在水中溶解前后和溶解过程中发生的一系列变化，设计方案探究二氧化碳在水中的溶解情况。下面给出了探究二氧化碳在水中溶解情况的实验方案，请你认真研究此方案，从中选择一些方案进行探究。你也可以自己设计方案探究二氧化碳在水中的溶解情况。

探究方案（Ⅰ）

    根据“二氧化碳溶解在水中，可与水反应生成碳酸，碳酸遇紫色石蕊试液会变红”探究二氧化碳在水中的溶解情况

二氧化碳＋水＝碳酸

1. 如下图，取两支试管，加入约1/3体积的滴有紫色石蕊试液的水，分别通入足量的二氧化碳（可用嘴吹）和空气，观察实验现象。

  2. 把上述两支试管分别放在酒精灯火焰上加热。观察实验现象。

  3. 回答下列问题：

  （1）分别通入二氧化碳和空气后，A试管呈         色；B试管呈         色。

  （2）加热后，A试管呈         色；B试管呈         色。

  （3）碳酸能使紫色石蕊试液变红，为什么在水中通入二氧化碳也能使紫色石蕊试液变红？

  （4）加热后的现象表明温度对于二氧化碳在水中的溶解度有何影响？

探究方案（Ⅱ）

  根据“二氧化碳和空气在不同温度下在水中溶解量的不同”探究二氧化碳在水中的溶解情况。

  1. 如下图，取两支容积相同、加入水的量相同的大试管，分别在试管中加入约2/3体积的水，然后再分别向试管中通入足量的二氧化碳和空气。

探究方案（Ⅱ）实验示意图

  2. 在试管口上塞上带有干瘪气球的单孔橡皮塞，将两支试管一起放在水浴里加热。观察气球胀大的情况。

  3. 回答下列问题：

（1）两支试管上的气球膨胀程度相同吗？

（2）两只气球膨胀程度不同，你能解释其原因吗？

探究方案（Ⅲ）

  根据“二氧化碳被水吸收而引起的气体压强变化”探究二氧化碳在水中的溶解情况。

  1. 如下图，取两个干燥的质地轻，柔软的矿泉水瓶，其中一个收集满二氧化碳气体，另一个盛满空气，分别塞上带有吸满水的胶头滴管的橡皮塞，并塞紧。

2. 将胶头滴管里的水挤入矿泉水瓶中，振荡矿泉水瓶，观察矿泉水瓶的变化。

  3. 回答下列问题：

（1）两个矿泉水瓶中，哪个矿泉水瓶发生干瘪现象？

（2）矿泉水瓶发生干瘪现象，瓶内的气体的压强和瓶外气体的压强哪个大？

（3）导致瓶内外气体压强差异的原因是什么？

探究方案（Ⅳ）

定量探究常温下二氧化碳在水中溶解的量。

1. 如下图，取两支一次性注射器（25mL），分别吸入5mL水，其中一支吸入15mL二氧化碳气体，另一支吸入15mL空气。

2. 用小橡皮封住注射器针孔，慢慢推进注射器活塞，轻轻振荡注射器，放开注射器活塞，记录气体被水溶解的量。

3. 在两支注射器中分别吸入10mL水，重复上述实验。

4. 回答下列问题：

（1）如何表示常温下二氧化碳在水中溶解的量？

（2）为什么在表示二氧化碳在水中溶解的量时要注明温度？

3. 交流与总结

    把你或你小组的探究方案、探究活动进行情况、探究的结果及你们的体会与同学交流讨论。总结比较你们的探究方案的优缺点和探究过程中的经验教训，提出进一步改进和完善的意见。

三、探究活动评价

    二氧化碳在水中的溶解，是一个日常生活中常见的、应用十分广泛的现象。正是由于二氧化碳能溶解于水，大多数水生植物才能生长，才有我们日常生活中常喝的碳酸饮料；也是由于二氧化碳能溶解于水，自然界中才会有巧夺天工的溶洞，没有被污染的天然降水的pH才是约5.6。探究活动中要通过介绍二氧化碳在水中溶解的应用，激发学生探究的欲望和学习的积极性。

    “二氧化碳在水中的溶解”的探究，可采取以实验探究为主的探究方式。而在实验探究中，要引导学生开动脑筋，从多角度设计实验探究的方案。对学生设计的方案，特别是学生可设计出的原理科学合理、但操作难度较大的探究方案，如称量一定量的水中通入二氧化碳气体前后的质量等，教师要给予充分的肯定和必要的鼓励。

对实验探究过程的评价，要注重评价学生在探究活动中对科学探究的参与意识、对科学方法的了解（如对照实验法）和团结协作程度，要注重评价学生对探究方案的设计能力和对探究结果的表述能力，而不能仅注重评价学生探究结果的准确性。