“空氣中氧氣含量測定”演示實驗的改進與思考

徐敬懿

摘 要：化學(xué)是一門用實驗驗證理論的學(xué)科，它的很多知識都是通過實驗操作得到的，而實驗設(shè)計的質(zhì)量直接影響著學(xué)生對實驗結(jié)果與結(jié)論的掌握。文章通過分析初中化學(xué)課程中“空氣中氧氣含量測定”的實驗存在的問題以及改進思路和具體實驗改進后的操作流程，進而對改進后的效果思考進行深入探究，旨在為初中化學(xué)教師的相關(guān)教學(xué)工作提供一些建議和幫助。

關(guān)鍵詞：演示實驗；氧氣含量；測定

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 收稿日期：2017-06-08

1.教材中演示實驗存在的問題

在初中“空氣中氧氣含量測定”這一演示實驗中，教材中設(shè)計的思路是利用紅磷在空氣中燃燒所消耗的氧氣的量，進而測算出剩余氣體的含量，從而算出空氣中氧氣的體積。在這一系列操作中存在以下幾個嚴重的問題：第一，紅磷在空氣中點燃，與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷，其釋放的白煙不但污染環(huán)境，而且具有毒性，對學(xué)生的生命健康構(gòu)成嚴重威脅；第二，將紅磷點燃放入瓶中這一過程中，由于剛開始體系并不是封閉的，因此，存在較大的誤差，影響了演示實驗操作的準確性和科學(xué)性。針對這兩點問題，必須對此演示實驗進行改進，提高實驗教學(xué)的準確性、科學(xué)性。

2.“空氣中氧氣含量測定”實驗的改進思路

通過對初中化學(xué)中“空氣中氧氣含量測定”這一實驗的研究以及對上述問題的思考，導(dǎo)致此類實驗出現(xiàn)問題的原因可能有以下幾點：第一，紅磷原料加入量較少，使得其在還沒有進入瓶內(nèi)時就已經(jīng)消耗殆盡了，影響了實驗的準確性；第二，裝置封閉性不足導(dǎo)致在紅磷燃燒過程中產(chǎn)生的五氧化二磷氣體逸出到空氣中，使得實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差，而且造成嚴重的環(huán)境污染和生命健康威脅；第三，在紅磷在空氣中點燃之后放入瓶內(nèi)這一過程中，瓶內(nèi)的空氣受熱逸散到瓶外，造成實驗結(jié)果不準確。

對于上述可能發(fā)生的原因，對其演示實驗進行改進，主要思路如下：第一，改變紅磷的點燃方式，具體做法是：將紅磷直接放入瓶中，用激光進行瓶內(nèi)點燃，這樣既能保證環(huán)境不被污染又能保證學(xué)生的人身安全。同時，與傳統(tǒng)的點燃方式相比，這種方式不但可以節(jié)省紅磷的使用量，而且還可以避免瓶內(nèi)空氣由于受熱而擴散到外邊，從而提高實驗的準確性。第二，嚴格控制實驗裝置的密封性，從而減少實驗操作過程中氣體逸出造成實驗結(jié)果偏差的情況。

3.改進后的實驗部分

實驗藥品與儀器：

（1）實驗藥品：干燥的紅磷。

（2）實驗儀器：燃燒匙1個、500mL集氣瓶1個、250mL燒杯兩個、導(dǎo)氣管及橡皮夾各兩個、激光手電筒一支。

實驗步驟：

第一步，如圖所示搭建實驗裝置，待實驗儀器連接完成后，需要對裝置的氣密性進行嚴格檢驗，保證實驗裝置的封閉性良好。

第二步，在集氣瓶內(nèi)加入滴有紅墨水的水，并將水面上方空間分為五等份，確保體積等同后做出相應(yīng)標記。

第三步，在燃燒匙內(nèi)放入適量的紅磷，并將其深入集氣瓶中，同時用連有導(dǎo)氣管的橡膠塞固定，再將導(dǎo)氣管的另一端伸入裝有水的燒杯液面以下。待此操作完成后，還需做一次氣密性檢測，嚴格確保實驗過程的封閉性良好。

第四步，點燃紅磷。用激光手電筒照射集氣瓶中的紅磷，并觀察其燃燒現(xiàn)象及液面情況，做好詳細記錄。

實驗現(xiàn)象及結(jié)論：

（1）實驗現(xiàn)象：通過以上實驗操作，記錄以下實驗現(xiàn)象：第一，紅磷燃燒，發(fā)出黃色火焰，放出大量熱，產(chǎn)生大量白煙。第二，集氣瓶中的水沿導(dǎo)管進入燒杯，集氣瓶中水面下降，而燒杯中水變?yōu)榧t色，且水面上升。第三，待紅磷熄滅后，裝置冷卻的過程中，燒杯中的水沿導(dǎo)管進入集氣瓶中，瓶中水面上升。第四，裝置冷卻至室溫，集氣瓶中水面上升至原空氣體積的約五分之一標記處。

（2）實驗結(jié)論：通過上述實驗操作及現(xiàn)象分析，總結(jié)結(jié)論：空氣中氧氣含量占空氣體積的五分之一。

4.改進后的實驗效果思考

第一，學(xué)生角度。通過對“空氣中氧氣含量測定”實驗的改進，使得學(xué)生更加準確清晰地觀察到實驗的現(xiàn)象，并作出正確的分析及處理。

第二，教師角度。實驗改進對于提高教師的課堂教學(xué)質(zhì)量具有很大程度的促進作用，幫助教師更加科學(xué)準確地進行教學(xué)工作。

第三，實驗自身角度。通過對傳統(tǒng)的演示實驗的改進，包括點燃方式和氣密性封閉處理兩個方面，從而有效控制了紅磷在燃燒過程中與氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的五氧化二磷的污染情況以及毒害情況，使得環(huán)境得到保護，同時教師和學(xué)生的人身安全也得到保障。

參考文獻：

[1]余新星.空氣中氧氣含量測定實驗的改進[J].實驗教學(xué)與儀器，2014（2）：27-28.

[2]唐 珺.空氣中氧氣含量測定演示實驗的改進與思考[J].課程教育研究，2014（14）：178.endprint