比較人體呼出的氣體與空氣的差別的實驗改進

邱揚華

現行初中生物教材濟南版七年級下冊第三單元第二章第一節中設計了分組實驗“比較人體呼出的氣體與空氣的差別”。本實驗中甲、乙集氣瓶中是空氣，丙、丁是利用排水法收集人呼出的氣體。教材中設計了2個實驗：第一個是往甲集氣瓶和丙集氣中加入澄清石灰水，丙集氣瓶中的石灰水變渾濁，甲瓶中變化不明顯；第二個實驗是向乙、丁兩個集氣瓶中分別插入燃燒的細木條，結果乙集氣瓶能繼續燃燒，丁集氣瓶中燃燒木條很快熄滅。

教材中介紹的實驗只能牽強地驗證人體呼出的氣體含較多二氧化碳和較少的氧氣。而燃燒的木條放入丁集氣瓶中，燃燒的木條熄滅，是二氧化碳多造成的，還是氧氣少造成呢？這不能有力證實呼出的氣體含較少氧氣。并且用排水法收集呼出的氣體操作復雜且容易失敗。

筆者在給學生進行分組實驗室時，對本實驗進行適當改進，不僅效果明顯，而且還能定量測出人呼出的氣體中二氧化碳的含量。下面簡要介紹改進后的實驗操作方法。

1 實驗所需儀器及用品

集氣瓶、橡膠管、澄清的石灰水、氫氧化鈉溶液、軟木塞、玻璃導管、火柴、細木條、注射器、鐵架臺、U形管、秒表、毛玻璃、止水夾。

2 實驗一

（1） 選用盛有50 mL澄清石灰水的甲、乙2個集氣瓶，分別用軟木塞塞住瓶口，用玻璃導管和橡膠管連在一起。把玻璃導管通過軟木塞插入瓶內，橡膠管連在玻璃導管上方，用止水夾夾住橡膠管。首先，打開止水夾用注射器向甲集氣瓶打氣30 s，可觀察到澄清的石灰水沒有明顯變化。然后打開止水夾向乙集氣瓶吹氣，發現澄清的石灰水變渾濁。

（2） 實驗創新點及意義：

① 比較空氣中二氧化碳與呼出氣體中二氧化碳的含量的明顯不同，在同一環境中打氣、吹氣，對比效果明顯。

② 此操作不僅可比較出空氣中二氧化碳與呼出氣體中二氧化碳的含量不同，亦可同時證明使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳不是空氣中的二氧化碳，而是呼出氣體中的二氧化碳，進而說明人體呼吸的氣體中含有較多的二氧化碳。

3 實驗二

（1） 按實驗一中甲、乙的實驗瓶的設置，裝好丙、丁集氣瓶，并盛有30 mL氫氧化鈉溶液，首先打開止水夾向盛有氫氧化鈉的丙集氣瓶用注射器打氣。接著向盛有氫氧化鈉的丁集氣瓶吹氣（因為澄清的石灰水吸收二氧化碳效果不如氫氧化鈉溶液理想，因而改用氫氧化鈉溶液）。然后將燃燒的細木條同時放入丙、丁兩個集氣瓶內，丙瓶的細木條繼續燃燒，丁瓶中的細木條很快熄滅。

（2） 實驗創新點及意義：

使細木條熄滅的因素有兩個：① 人呼出氣體中的二氧化碳增多；② 人呼出氣體中的氧氣減少。本實驗利用氫氧化鈉溶液將呼出氣體中的二氧化碳吸收，能證實使燃燒的細木條快速熄滅的原因是氧氣含量的減少。

4 實驗三

（1） 戊集氣瓶內盛滿水，用一根橡膠管和U形管連在一起。打開止水夾用吹氣法將水排空，則集氣瓶里面的氣體為人呼出的氣體。打開止水夾使U形管內水柱平衡，用注射器抽取10 mL氫氧化鈉溶液注入集氣瓶內，振蕩。此時U形管內左側水柱下降，用下降刻度乘以0.5 mL應為被氫氧化鈉溶液所吸收的二氧化碳的體積。

（2） 用同樣的裝置，集氣瓶內裝滿空氣，打開止水夾使U形管內水柱平衡，用注射器抽取10 mL氫氧化鈉溶液注入集氣瓶內，振蕩。此時U形管左側水柱會稍微下降一點，用下降刻度乘以0.5 mL應為被氫氧化鈉溶液所吸收的二氧化碳的體積。

（3） 實驗創新點及意義。

通過計算，得出人呼出氣體中二氧化碳的體積分數約是4.5%，計算方法是U形管所下降刻度乘以0.5 mL，再除以集氣瓶的容量即250 mL，這樣將課本中的定性實驗該成了定量實驗。