“空氣里氧氣含量測定實驗”的創新設計

周傳昌

摘 要 義務教育化學教學中“空氣里氧氣含量的測定”實驗是中學生第一次接觸的定量實驗，也是承載豐富教育價值的經典實驗。筆者認真研究人教版和魯教版教材中設計的該實驗，感覺美中不足，又很受啟發，解決的問題使學生理解“進入容器內液體體積與容器內減少的氣體體積相等”。空氣可以說是學生身邊最熟悉的物質，學生學習起來也親切，易于理解和接受。學生雖然熟悉這些物質，但是在還沒有接觸氣體壓強知識的情況下，理解“燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量”的實驗原理，有一定難度。為此，在實驗之前我先設計了用氣球和飲料瓶做對比試驗，讓學生體驗氣體壓強的大小及變化，然后再用注射器來演示體積不變，氣體量減少，氣體壓強的變化，從而進一步使學生理解“進入容器內液體體積與容器內減少的氣體體積相等”這一結論。 設計了如下實驗。

關鍵詞 空氣 氧氣含量 創新設計

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A

1實驗儀器及用品

鐵粉（直徑約0.1 mm）、活性炭（直徑約0.5 mm）、15%的食鹽溶液、木屑。注射器（10 ml）2支、橡皮軟管

2實驗裝置

3實驗操作

（1）將鐵粉、活性炭、木屑按質量比10：2：1比例混合，加入少許15%的食鹽溶液均勻混合備用（一會兒用手靠近藥品有熱感）。

（2）抽出右側注射器活塞，用藥匙把配好的藥品約3 g小心地送入其中（如圖所示），再把活塞推至最前端，左側注射器刻度定在10 ml處，然后用橡皮軟管將兩者連接，將氣體輕輕推到有藥品一側的注射器里。

（3）每2-3 min將右側注射器活塞推拉一次，約10 min后，密閉容器里氧氣消耗殆盡，最后將氣體全部輕輕推進左側注射器里，冷卻至室溫。

4實驗現象及結論

觀察到左側注射器剩余氣體示數為8 ml，約占空氣體積的4/5。

于是實驗得出結論：空氣里氧氣的體積含量約為1/5。

5實驗創新及說明

本實驗在藥品、原理、裝置等方面均有創新，相比兩種教材中的該實驗，具有以下優點：

（1）安全性：無任何危險，可隨時隨地完成。

（2）環保性：無任何污染物產生，對人和環境友好。

（3）簡約性：使用藥品少、儀器簡單。

（4）趣味性：不需任何外在條件，反應自發進行，非常“神奇”。

（5）低成本性：所用儀器為生活中常見易得品，藥品廉價。

（6）易操作性：設計簡單，易于操作。

在配制藥品過程中要視鐵粉、活性炭攪拌后濕潤的程度，適當增減食鹽水，即混和物不能太濕，也不能太干。其反應原理如下：Fe+3/4O2+3/2H2O→Fe（OH）3+96千卡/摩爾，用鐵粉可提高反應的表面積，加快反應速度；活性炭則具有很強的吸咐能力，它能吸附空氣中的氧，從而大大提高反應物氧的濃度，而食鹽是一種強電解質，能為金屬銹蝕過程中的電子轉移創造有力條件，起到促進反應的催化劑作用。

參考文獻

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