二氧化碳在水中的溶解实验

在了解实验原理和步骤之前，可通过以下直观的实验视频，完整了解塑料瓶收缩实验的实际操作流程与反应现象：

实验装置与步骤

1. 收集满一塑料瓶（如普通的干燥矿泉水瓶）二氧化碳气体。
2. 向瓶中倒入约 $\frac{1}{3}$ 容积的水。
3. 迅速拧紧瓶盖，用力振荡塑料瓶，观察瓶身的变化。

实验现象

塑料瓶明显变扁/变瘪，甚至伴随咔嗒声凹陷。

原理解析

• 物理过程：二氧化碳能溶于水（在常温常压下，1 体积水约能溶解 1 体积的 $\text{CO}_2$）。
• 压强变化：瓶内的二氧化碳气体大量溶解于水中后，瓶内气体分子数减少，导致内部气体压强小于外界大气压，外界大气压将塑料瓶压瘪。

实验注意事项与拓展

• 瓶身材质选择：必须选用质地较软的薄壁塑料瓶（如普通矿泉水瓶）。若使用硬质玻璃瓶或厚塑料瓶，内部压强虽变小但容器不易形变，会导致现象不明显。
• 充分振荡：振荡可大幅增加气体与水的接触面积，加速二氧化碳的溶解。
• 思维拓展（反思与质疑）：
  • 问题：塑料瓶变瘪，一定是二氧化碳溶于水造成的吗？有没有可能是二氧化碳与水发生了化学反应？
  • 结论：本实验只能证明 “瓶内压强减小（气体减少）”，要证明二氧化碳与水发生了化学反应，还需结合紫色石蕊试液变色实验进行进一步验证。