比較人體呼出的氣體與空氣的差別的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

邱揚(yáng)華

現(xiàn)行初中生物教材濟(jì)南版七年級(jí)下冊(cè)第三單元第二章第一節(jié)中設(shè)計(jì)了分組實(shí)驗(yàn)“比較人體呼出的氣體與空氣的差別”。本實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)了2個(gè)實(shí)驗(yàn)：第一個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)是向乙、丁兩個(gè)集氣瓶中分別插入燃燒的細(xì)木條，結(jié)果乙集氣瓶能繼續(xù)燃燒，丁集氣瓶中燃燒木條很快熄滅。

教材中介紹的實(shí)驗(yàn)只能牽強(qiáng)地驗(yàn)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(shí)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(fù)雜且容易失敗。

筆者在給學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)室時(shí)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，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(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作方法。

1 實(shí)驗(yàn)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(dǎo)管、火柴、細(xì)木條、注射器、鐵架臺(tái)、U形管、秒表、毛玻璃、止水夾。

2 實(shí)驗(yàn)一

（1） 選用盛有50 mL澄清石灰水的甲、乙2個(gè)集氣瓶，分別用軟木塞塞住瓶口，用玻璃導(dǎo)管和橡膠管連在一起。把玻璃導(dǎo)管通過軟木塞插入瓶內(nèi)，橡膠管連在玻璃導(dǎo)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(fā)現(xiàn)澄清的石灰水變渾濁。

（2） 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)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(huán)境中打氣、吹氣，對(duì)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(shí)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(jìn)而說明人體呼吸的氣體中含有較多的二氧化碳。

3 實(shí)驗(yàn)二

（1） 按實(shí)驗(yàn)一中甲、乙的實(shí)驗(yàn)瓶的設(shè)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?yàn)槌吻宓氖宜斩趸夹Ч蝗鐨溲趸c溶液理想，因而改用氫氧化鈉溶液）。然后將燃燒的細(xì)木條同時(shí)放入丙、丁兩個(gè)集氣瓶內(nèi)，丙瓶的細(xì)木條繼續(xù)燃燒，丁瓶中的細(xì)木條很快熄滅。

（2） 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)及意義：

使細(xì)木條熄滅的因素有兩個(gè)：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(shí)驗(yàn)利用氫氧化鈉溶液將呼出氣體中的二氧化碳吸收，能證實(shí)使燃燒的細(xì)木條快速熄滅的原因是氧氣含量的減少。

4 實(shí)驗(yàn)三

（1） 戊集氣瓶內(nèi)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(nèi)水柱平衡，用注射器抽取10 mL氫氧化鈉溶液注入集氣瓶內(nèi)，振蕩。此時(shí)U形管內(nèi)左側(cè)水柱下降，用下降刻度乘以0.5 mL應(yīng)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(nèi)裝滿空氣，打開止水夾使U形管內(nèi)水柱平衡，用注射器抽取10 mL氫氧化鈉溶液注入集氣瓶內(nèi)，振蕩。此時(shí)U形管左側(cè)水柱會(huì)稍微下降一點(diǎn)，用下降刻度乘以0.5 mL應(yīng)為被氫氧化鈉溶液所吸收的二氧化碳的體積。

（3） 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)及意義。

通過計(jì)算，得出人呼出氣體中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)約是4.5%，計(jì)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(shí)驗(yàn)該成了定量實(shí)驗(yàn)。