二氧化碳是初中化学必考的气体。课本里用大理石和稀盐酸制取，家里没有这些试剂，但用小苏打和白醋照样能做出足够多的二氧化碳，把它的关键性质一个一个验证出来。

这个实验的重点不在“看到冒泡”，而在学会用现象去证明一种气体是什么、有什么性质。

安全提醒（先读这一段）

  • 绝对不要把反应物装进有盖的瓶子里密封。二氧化碳会迅速产生并使内部压力升高，密封容器可能爆开伤人。全程使用敞口容器。
  • 白醋和小苏打混合时会剧烈起泡、可能溢出，请在水槽里或垫了托盘的桌面上操作，容器不要装得太满（最多三分之一）。
  • 用到蜡烛时必须有成人在旁，长发扎起，周围清空可燃物，备好一杯水；点火和吹熄都由成人完成。
  • 在通风的房间做，不要在狭小密闭空间大量制取；二氧化碳密度比空气大，会积在低处。
  • 白醋有刺激性气味，避免溅入眼睛；实验后洗手，液体可大量清水冲入下水道。

材料与器材

  • 小苏打（碳酸氢钠）2～3 汤匙；
  • 白醋约 100 mL（浓度越高冒泡越快）；
  • 广口玻璃杯或小烧杯 2 个（一个反应、一个收集）；
  • 短蜡烛 2 支、火柴或打火机（由成人操作）；
  • 可选但推荐：食品级熟石灰少量（用于自制澄清石灰水），或用紫甘蓝指示剂代替；
  • 纸片一张（做导流用）、汤匙、托盘。

第一步：制取并收集

  1. 在反应杯中放入 2 汤匙小苏打，均匀铺在杯底。
  2. 沿杯壁缓缓倒入白醋，立刻会产生大量气泡，生成的就是二氧化碳。倒的时候慢一点，避免泡沫冲出杯口。
  3. 等剧烈起泡稍稍平息（约十几秒），杯子上半部分已经积满了二氧化碳。因为它的密度比空气大，会像“看不见的水”一样留在杯子里，不会马上跑掉。
  4. 如果要转移气体：把收集杯斜放在反应杯旁边，用纸片搭一个“滑道”，把反应杯轻轻倾斜，让气体沿着滑道往下流进收集杯。这一步能直接说明“密度比空气大”。
为什么不用向下排空气法：课本讲收集气体时会区分“向上排空气法”和“向下排空气法”。二氧化碳密度大于空气，所以用向上排空气法（导管伸到瓶底，把空气从上面赶出去）。氢气密度比空气小，才用向下排空气法。判断依据永远是密度大小。

第二步：三个性质检验

检验一 · 不燃烧也不支持燃烧

  1. 点燃一支短蜡烛（成人操作），放在托盘上。
  2. 把收集好二氧化碳的杯子缓缓从上方倾倒在火焰上（不要碰到蜡烛）。
  3. 火焰应当很快熄灭。这说明二氧化碳自己不燃烧，也不支持燃烧。

检验二 · 密度比空气大（阶梯蜡烛）

  1. 把两支蜡烛一高一低摆在托盘上，都点燃。
  2. 从高处沿着容器壁缓缓倒入二氧化碳。
  3. 下面那支先灭，上面那支后灭，气体像液体一样先淹没低处，证明它比空气重。

检验三 · 使澄清石灰水变浑浊

  1. 若有食品级熟石灰，取一点加水搅拌、静置，取上层澄清液体，就是澄清石灰水。
  2. 把二氧化碳倒入或用吸管吹入澄清石灰水中。
  3. 石灰水由清变白、变浑浊。这是检验二氧化碳的标准方法。
  4. 没有石灰水时的替代：把气体通入加了紫甘蓝指示剂的清水，颜色会朝偏红方向变一点，说明二氧化碳溶于水生成了酸性的碳酸。

现象记录

  • 小苏打 + 白醋 → 大量气泡，杯壁微微变凉；
  • 倾倒气体到火焰上 → 火焰熄灭；
  • 阶梯蜡烛 → 低的先灭、高的后灭；
  • 通入澄清石灰水 → 溶液变浑浊（出现白色沉淀）；
  • 通入紫甘蓝指示剂水 → 颜色偏红，说明呈酸性。

原理解释

小苏打是碳酸氢钠（NaHCO₃），白醋的有效成分是醋酸（CH₃COOH）。两者发生反应，生成醋酸钠、水和二氧化碳：

NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

课本里的实验室制法用大理石（主要成分碳酸钙）和稀盐酸，道理是一样的，都是碳酸盐遇酸放出二氧化碳：

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

三个检验分别对应三条性质。火焰熄灭说明二氧化碳不燃烧、不助燃，这也是二氧化碳灭火器的原理：它既隔绝氧气，又能覆盖在燃烧物表面。阶梯蜡烛先灭下面的，说明它的密度比空气大（二氧化碳相对分子质量 44，空气平均约 29）。

石灰水变浑浊，是因为澄清石灰水里的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成了不溶于水的碳酸钙白色沉淀：

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

而二氧化碳溶于水会生成碳酸（CO₂ + H₂O → H₂CO₃），碳酸显酸性，这就是指示剂偏红的原因。汽水开盖后“跑气”、放久了变得不那么酸，也是同一个反应在反方向进行。

给老师和家长的组织建议

  • 课时与分组：30 分钟，四人一组；药品由教师分发。
  • 动手前先说清楚：容器绝对不可密封；澄清石灰水勿入口。

最容易被跳过的一步。「容器不能密封」这条要在发药品之前单独强调一次并演示后果示意图。三个性质检验按「熄灭蜡烛 → 倾倒灭烛 → 石灰水变浑」的顺序做，现象一次比一次强。

怎么判断真的懂了。能用三句话说清三条性质，并写出两个化学方程式，即达标。

拓展一下

  • 做一个“气球泵”：把小苏打包在纸巾里塞进气球，气球套在装白醋的瓶口上，让纸包落下去，气球会被产生的二氧化碳吹起来。注意瓶子必须敞口套气球，不能拧盖。
  • 比较反应快慢：用同样多的小苏打，分别加冷白醋和温白醋，看哪一杯冒泡更快。这是探究“温度影响反应速率”的入门。
  • 联系呼吸：用吸管往澄清石灰水里吹气，也会变浑浊，说明我们呼出的气体中含有二氧化碳。这一条把化学和生物的能量代谢连了起来。

当学生能用“不燃不助燃、密度比空气大、能使澄清石灰水变浑浊”这三句话说清刚才观察到的三个现象，并写出那两个化学方程式，二氧化碳这一节就算学明白了。