“空氣中氧氣含量測(cè)定”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與思考

徐敬懿

摘 要：化學(xué)是一門(mén)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的學(xué)科，它的很多知識(shí)都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作得到的，而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響著學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論的掌握。文章通過(guò)分析初中化學(xué)課程中“空氣中氧氣含量測(cè)定”的實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題以及改進(jìn)思路和具體實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的操作流程，進(jìn)而對(duì)改進(jìn)后的效果思考進(jìn)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(shí)驗(yàn)；氧氣含量；測(cè)定

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2017-06-08

1.教材中演示實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

在初中“空氣中氧氣含量測(cè)定”這一演示實(shí)驗(yàn)中，教材中設(shè)計(jì)的思路是利用紅磷在空氣中燃燒所消耗的氧氣的量，進(jìn)而測(cè)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(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題：第一，紅磷在空氣中點(diǎn)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(duì)學(xué)生的生命健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅；第二，將紅磷點(diǎn)燃放入瓶中這一過(guò)程中，由于剛開(kāi)始體系并不是封閉的，因此，存在較大的誤差，影響了演示實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。針對(duì)這兩點(diǎn)問(wèn)題，必須對(duì)此演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性。

2.“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)思路

通過(guò)對(duì)初中化學(xué)中“空氣中氧氣含量測(cè)定”這一實(shí)驗(yàn)的研究以及對(duì)上述問(wèn)題的思考，導(dǎo)致此類(lèi)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問(wèn)題的原因可能有以下幾點(diǎn)：第一，紅磷原料加入量較少，使得其在還沒(méi)有進(jìn)入瓶?jī)?nèi)時(shí)就已經(jīng)消耗殆盡了，影響了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；第二，裝置封閉性不足導(dǎo)致在紅磷燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的五氧化二磷氣體逸出到空氣中，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生命健康威脅；第三，在紅磷在空氣中點(diǎn)燃之后放入瓶?jī)?nèi)這一過(guò)程中，瓶?jī)?nèi)的空氣受熱逸散到瓶外，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

對(duì)于上述可能發(fā)生的原因，對(duì)其演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，主要思路如下：第一，改變紅磷的點(diǎn)燃方式，具體做法是：將紅磷直接放入瓶中，用激光進(jìn)行瓶?jī)?nèi)點(diǎn)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(shí)，與傳統(tǒng)的點(diǎn)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?jī)?nèi)空氣由于受熱而擴(kuò)散到外邊，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。第二，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)裝置的密封性，從而減少實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中氣體逸出造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差的情況。

3.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)藥品與儀器：

（1）實(shí)驗(yàn)藥品：干燥的紅磷。

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

實(shí)驗(yàn)步驟：

第一步，如圖所示搭建實(shí)驗(yàn)裝置，待實(shí)驗(yàn)儀器連接完成后，需要對(duì)裝置的氣密性進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)裝置的封閉性良好。

第二步，在集氣瓶?jī)?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(biāo)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(shí)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(cè)，嚴(yán)格確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程的封閉性良好。

第四步，點(diǎn)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(xì)記錄。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：

（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)操作，記錄以下實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(guò)程中，燒杯中的水沿導(dǎo)管進(jìn)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(biāo)記處。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)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(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效果思考

第一，學(xué)生角度。通過(guò)對(duì)“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，使得學(xué)生更加準(zhǔn)確清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并作出正確的分析及處理。

第二，教師角度。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)對(duì)于提高教師的課堂教學(xué)質(zhì)量具有很大程度的促進(jìn)作用，幫助教師更加科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行教學(xué)工作。

第三，實(shí)驗(yàn)自身角度。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，包括點(diǎn)燃方式和氣密性封閉處理兩個(gè)方面，從而有效控制了紅磷在燃燒過(guò)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(hù)，同時(shí)教師和學(xué)生的人身安全也得到保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]余新星.空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2014（2）：27-28.

[2]唐 珺.空氣中氧氣含量測(cè)定演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與思考[J].課程教育研究，2014（14）：178.endprint