在对二氧化碳这种气体的探究中,我们将二氧化碳放入紫色石蕊溶液中,并观察到紫色石蕊溶液变红,由此推断二氧化碳与水能够产生某种酸性物质,即碳酸。可是,当我们将变红的紫色石蕊溶液在与空气接触放置一段时间后,原本红色的紫色石蕊溶液又重新变回了紫色,为什么会这样呢?
首先,我们已知二氧化碳与水反应产生碳酸,而碳酸是酸性物质,才让紫色石蕊溶液变红,所以碳酸是紫色石蕊溶液变红的核心原因,同时,从我们对碳酸的日常研究中得知,碳酸的化学结构极其不稳定(这一点从我们喝的碳酸饮料只要剧烈摇动就可以分解其中的碳酸也能够感受得到),由此可以得出猜想,当将紫色石蕊溶液与空气接触放置一段时间后,溶解在红色的紫色石蕊溶液中的碳酸慢慢分解,重新变为了水和二氧化碳,没有了碳酸这种酸性物质,红色的紫色石蕊溶液才重新变红。
根据猜想设计实验如下:
实验一:验证紫色石蕊溶液的颜色变化是即时性的,即已经变红的紫色石蕊溶液会因为其中酸性物质的消失或者碱性物质的加入而变色。
实验步奏:
一:取一瓶紫色石蕊溶液,将其中加入弱酸性稳定物质,使其变红。
二:在已经变红的紫色石蕊溶液中加入强碱性稳定物质,进行观察。
观察显示,原先变红的紫色石蕊溶液重新变紫,说明紫色石蕊颜色的变化是即时性的,完全取决于瓶中酸碱物质的多少。
实验二:实验目的:验证碳酸能够自行分解
实验步骤:(理想)
一:准备一个装有三分之一水的塑性密封瓶子,将其加入二氧化碳之后摇晃,观察到瓶子因为碳酸的产生而缩紧。
二:将瓶子静置两天,发现原先变形的瓶子恢复原样
实验结论:二氧化碳与水反应产生的碳酸能够随时间自行分解,而分解步骤完成后,水中带有的酸性消失,紫色石蕊溶这才重新变紫。
实验问题:仅仅通过变形的瓶子恢复原样无法确定是碳酸分解了还是又有什么其他的反应产生,因此需在实验步骤中加入一步:将瓶子接通一软管,通向一瓶澄清石灰水中,收集瓶子慢慢恢复原样时排出的气体,观察其是否能够让澄清石灰水变浑浊,如果其变浑浊,则猜想成立,如果其没有变浑浊。则猜想还需继续验证。
最终,实验并没有达到理想实验步骤,即瓶子并没有回复原样,因此结合实验中打开瓶盖的条件,猜测碳酸可以自然蒸发。
设计实验进行证明: 在一已经加入碳酸变红的紫色石蕊溶液上方加入网格,并在网格上方放入一个装有紫色石蕊溶液的夹层,利用水的表面张力固定夹层中液体。随后静置,观察夹层中紫色石蕊溶液的反应。
实验结论:夹缝中紫色石蕊溶液变红,说明下层中的碳酸蒸发到了上层,而这样,我们也就找到了已经变红的紫色石蕊溶液打开瓶盖放置后重新变紫的原因。
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