測定空氣中氧氣含量兩種實驗設計的辨析

河北省邯鄲市漢光中學 李國軍

河北省涉縣鹿頭中學 李樹兵

測定空氣中氧氣含量的實驗，科教版教材中是將空集氣瓶分成5 等份，人教版教材中是在集氣瓶中加少量水，將剩余容積分成5 等份，但是都利用了紅磷燃燒消耗瓶內氧氣產生內外壓強差，通過進入水的體積反映空氣中氧氣的體積。為什么實驗設計上會有所不同呢？

1.決定實驗成敗的細節：①裝置氣密性良好；②點燃紅磷后立即插入集氣瓶中；③燃料過量且生成物是固體；④實驗完需冷卻至室溫。

既然五氧化二磷與水反應會放出有毒的腐蝕性煙氣，那么在實驗過程中，我們應該盡量避免將其與水接觸。但是人教版教材中專門強調要有水，它的設計意圖應該是吸收反應產生的熱量，減小集氣瓶內壓強。而科教版教材的設計意圖應當是避免其與水反應放出有毒氣體。

1.科教版教材的實驗設計雖然考慮了五氧化二磷與水反應生成有害氣體的因素，但是最后也要進水。由于在密閉空間內，有害氣體不會逸出，但是實驗過程中要放熱，氣體膨脹會使集氣瓶內壓強增大，容易導致漏氣，造成環境污染。

2.人教版教材的實驗設計專門強調要有水，水的作用應當是吸熱、減壓。因為水的比熱容較大，吸收相同熱量時溫度變化不大，不會使得瓶內壓強過大。

不加水的實驗設計容易造成瓶內壓強過大，使得實驗裝置漏氣，最終導致測量失敗；而強調加水的實驗設計能夠避免因燃燒放熱，溫度升高過快，氣體體積膨脹，導致壓強急速增大而漏氣。

細節決定成敗，科學更是一個注重細節的過程，實驗設計上的小小不同，會引起效果很大的不同，有時甚至會導致嚴重的后果，因此我們在教學中要培養學生關注實驗細節的品質。在化學實驗中很多地方都會用到水，如硫在氧氣中燃燒實驗集氣瓶中的水起吸收二氧化硫的作用，保護大氣；再如鐵絲燃燒實驗集氣瓶中的水起降溫作用，防止生成的高溫物質直接落在瓶底，使瓶炸裂。