王國(guó)崢

摘要：針對(duì)初三《化學(xué)》中“空氣中氧氣體積含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)存在的不足進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)后設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思。

關(guān)鍵詞：氧氣含量測(cè)定; 實(shí)驗(yàn)改進(jìn); 反思

文章編號(hào)：1005－6629(2009)03－0015－03中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

1 問題的提出

滬教版九年級(jí)《化學(xué)》（2004年5月第二版）上冊(cè)第27頁圖2-1（如圖1）“空氣中氧氣體積含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)，其原理是通過燃著的紅磷伸入廣口瓶中密閉燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的含量。該實(shí)驗(yàn)特別強(qiáng)調(diào)裝置的氣密性、紅磷用量、冷卻到室溫后才能打開止水夾等因素，但除此之外在實(shí)際操作中，還存在下列問題：用酒精燈點(diǎn)燃紅磷時(shí)，不可避免有少量五氧化二磷污染環(huán)境；導(dǎo)管中存有空氣；將盛有燃著的紅磷的燃燒匙伸入到集氣瓶時(shí)易產(chǎn)生少量熱空氣外逸；有時(shí)為了追求燃燒匙伸入到集氣瓶中的速度，還會(huì)出現(xiàn)火焰熄滅、停止燃燒的現(xiàn)象。

為了進(jìn)一步完善教材中的實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，筆者對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)探究，借鑒同行們一些好的做法和想法，現(xiàn)列舉如下4種改進(jìn)方法，并反思其中的優(yōu)點(diǎn)與不足，旨在能“拋磚引玉”。

2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

2．1改進(jìn)點(diǎn)燃手段

（1）案例一：水浴引燃法

如圖2所示，將教材中帶有刻度的集氣瓶改為錐形瓶，燒杯改為注射器，紅磷改為白磷。實(shí)驗(yàn)前先將錐形瓶中裝滿水，用量筒測(cè)量出錐形瓶的容積，再將白磷放入干燥的錐形瓶中，夾緊止水夾，注射器中盛放一定量的紅墨水，水浴加熱錐形瓶，待白磷燃燒熄滅后冷卻至室溫，打開止水夾，讀出注射器內(nèi)紅墨水減少的體積數(shù)。

該裝置的優(yōu)點(diǎn)有：①避免了錐形瓶中空氣受熱膨脹在密閉前外逸；②白磷在密閉的環(huán)境中點(diǎn)燃，無污染。但也存在不足：導(dǎo)管內(nèi)存有空氣，影響實(shí)驗(yàn)測(cè)定的準(zhǔn)確性。

（2）案例二：電熱引燃法

如圖3所示，將用酒精燈加熱改為電源加熱，通過測(cè)量a、b、c三個(gè)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)前先在集氣瓶里裝進(jìn)a體積的水，燃燒匙里放一塊白磷，將導(dǎo)管的另一端放入盛有足量水的燒杯中（注：集氣瓶?jī)?nèi)的長(zhǎng)導(dǎo)管伸到瓶底）。接通電源片刻，觀察到白磷立即著火燃燒，關(guān)閉電源，觀察到產(chǎn)生大量白煙，同時(shí)放出大量的熱。待白磷燃燒熄滅后，稍加振蕩，白煙消失，待集氣瓶完全冷卻至室溫，量出集氣瓶中水的體積是b（整個(gè)集氣瓶的體積是c）。

該裝置的優(yōu)點(diǎn)有：①白磷在密閉容器中點(diǎn)燃，不會(huì)造成污染環(huán)境；②避免了集氣瓶中空氣受熱膨脹在密閉前外逸；③用電源引燃比較方便；④集氣瓶冷卻速度較快，可節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間。但存在的不足是：①導(dǎo)管內(nèi)仍存有空氣，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；②難以精確測(cè)量a、b、c三個(gè)數(shù)值。

2．2排除導(dǎo)管空氣

（1）案例一：引入注射器

如圖4所示，在圖2方法的基礎(chǔ)上，將注射器改為裝有100mL水的量筒，錐形瓶改為集氣瓶，單孔瓶塞改為雙孔瓶塞。實(shí)驗(yàn)前先塞緊瓶塞，打開止水夾k₁、k₂，稍稍拉動(dòng)注射器的栓塞，使得右側(cè)的導(dǎo)管里充滿水，然后關(guān)閉k₁、k₂。打開瓶塞，將吸進(jìn)集氣瓶中的水倒入量筒中，將燃燒匙內(nèi)裝有足量的白磷。引燃白磷，待白磷燃燒熄滅后冷卻至室溫，打開止水夾k₂，讀出量筒內(nèi)剩余水的體積數(shù)。

該裝置的優(yōu)點(diǎn)有：①排除了右側(cè)導(dǎo)管內(nèi)存有的空氣，精確程度相對(duì)稍高一些；②避免了集氣瓶中空氣受熱膨脹在密閉前外逸；③白磷在密閉的環(huán)境中點(diǎn)燃，無污染。存在的不足是：左側(cè)連接注射器的導(dǎo)管內(nèi)仍存有空氣，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（2）案例二：引用吸濾瓶

將集氣瓶改為吸濾瓶(如圖5)，在吸濾瓶的支管上連接注射器。實(shí)驗(yàn)前先在量筒里裝有100mL的水，打開止水夾k₁、k₂，稍稍拉動(dòng)注射器的栓塞，使得右側(cè)的導(dǎo)管里充滿水，然后關(guān)閉k₁、k₂。打開瓶塞，把吸進(jìn)吸濾瓶中的水倒入量筒中，在燃燒匙內(nèi)放入過量的紅磷，再放入1顆黃豆粒大的白磷，用白磷引燃紅磷。待紅磷燃燒熄滅后冷卻至室溫，打開止水夾k₂，讀出量筒內(nèi)剩余水的體積數(shù)。

該裝置的優(yōu)點(diǎn)有：①吸濾瓶?jī)?nèi)的氣體不會(huì)因受熱膨脹而逸出；②排除了導(dǎo)管內(nèi)存有的空氣，提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；③紅磷在密閉容器中引燃，不會(huì)造成污染環(huán)境。存在的不足是：右側(cè)的導(dǎo)管里充滿水后打開瓶塞時(shí)，操作上不太方便。

3 討論與反思

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨而具有深遠(yuǎn)意義的工程，其中有許多方面值得探究和挖掘。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)不可能有一個(gè)固定的模式，我們只要做一個(gè)有心人，把平時(shí)教學(xué)過程中針對(duì)某一實(shí)驗(yàn)問題的突發(fā)靈感或巧妙構(gòu)想進(jìn)行日積月累，就逐漸會(huì)從實(shí)驗(yàn)操作者變?yōu)閷?shí)驗(yàn)創(chuàng)新者。一個(gè)實(shí)驗(yàn)完美無缺的改進(jìn)方案是極少見的，盡管我們花費(fèi)了很多心血和努力，缺陷或不足仍然在所難免。如：空氣組成的探究實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單定量到精確定量的過程，研究的主要焦點(diǎn)是：藥品使用、點(diǎn)燃方式探討、導(dǎo)管中空氣的排除等。由于受到諸多條件的制約，無論從哪方面改，得到結(jié)論的精確程度也只能是相對(duì)的，改進(jìn)后的任何一套方案也許是“仁者見仁，智者見智”。像關(guān)于白磷代替紅磷的問題，白磷雖然著火點(diǎn)低，易引燃，但白磷有劇毒。還有的改進(jìn)方案中設(shè)想，用木炭代替紅磷，將水改為氫氧化鈉溶液，但實(shí)際的情況也很復(fù)雜，木炭塊的大小、加熱燃燒的程度等都是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，并且木炭在密閉的容器中燃燒，不僅很難將氧氣耗盡，而且還會(huì)產(chǎn)生少量的一氧化碳?xì)怏w。所以我們從實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中跳出來看，不難發(fā)現(xiàn)，追求改進(jìn)的“過程”比獲得精確的結(jié)論更為重要，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)經(jīng)歷了思考、探究、創(chuàng)新的過程，從本質(zhì)上說是一種追求學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)提升的過程，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一個(gè)緯度鍛煉了學(xué)生的思維能力，促進(jìn)了學(xué)生的有意義學(xué)習(xí)，這正是我們今天倡導(dǎo)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的精髓所在。