呂淑君

(浙江省寧波市海曙區(qū)段塘學(xué)校 315000)

一、創(chuàng)新來(lái)源

“測(cè)量空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)選自華師大版《科學(xué)》七年級(jí)下冊(cè)第二章第二節(jié)“空氣的成分”第一課時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)既是這節(jié)課的重點(diǎn)，也是這節(jié)課的難點(diǎn).教材上選用集氣瓶、燒杯、燃燒匙、彈簧夾、玻璃導(dǎo)管、橡膠塞等儀器組成實(shí)驗(yàn)裝置，選取紅磷和水作為實(shí)驗(yàn)藥品.通過(guò)燃燒紅磷消耗集氣瓶中的氧氣，最后以進(jìn)入集氣瓶中水的體積占集氣瓶總體積的比例求出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù).

分析教材實(shí)驗(yàn)，雖然它的裝置和藥品簡(jiǎn)單易得，裝置容易搭建，操作也比較簡(jiǎn)單，但由于實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)藥品本身的限制，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也存在一些不足，比如：

1．在集氣瓶外點(diǎn)燃紅磷，生成的P2O5白煙有毒，排放到空氣中會(huì)污染空氣.

2．將紅磷伸入集氣瓶、塞緊瓶塞的瞬間，紅磷燃燒放出的大量熱量使瓶?jī)?nèi)空氣體積膨脹，部分空氣逸出，使測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確.

3．集氣瓶形狀不規(guī)則，分五等分時(shí)不夠準(zhǔn)確.

4．實(shí)驗(yàn)中用到的水是無(wú)色的，而集氣瓶也是無(wú)色的，水進(jìn)入瓶?jī)?nèi)現(xiàn)象不明顯.

針對(duì)以上原實(shí)驗(yàn)的不足，筆者對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn).用均勻的玻璃管替代集氣瓶，作為消耗氧氣的容器，可以非常容易地將容器分為五等分；用白磷替換紅磷，著火點(diǎn)低，節(jié)約加熱的時(shí)間；容器外加熱白磷變?yōu)橛貌ＡО粼谌萜鲀?nèi)引燃白磷，又將水改為藍(lán)色的硫酸銅溶液，顏色鮮明，且在一定程度上溶解有毒的五氧化二磷，環(huán)保安全.

二、實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.

三、實(shí)驗(yàn)原理

在密閉玻璃管中，過(guò)量的白磷燃燒時(shí)，完全消耗玻璃管空氣中的氧氣，裝置冷卻后玻璃管中的氣壓減小，外界大氣壓大于裝置內(nèi)氣壓，硫酸銅溶液被壓入到玻璃管中，進(jìn)入的液體的體積即為空氣中被消耗的氧氣體積，液體上升的高度與玻璃管的總長(zhǎng)的比例，就為氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù).

四、材料準(zhǔn)備

直徑3cm、長(zhǎng)度25cm的直玻璃管2根；燃燒匙；玻璃棒；6號(hào)橡膠塞3個(gè)；2根長(zhǎng)短合適的玻璃導(dǎo)管；橡皮導(dǎo)管；止水夾；鑷子；鐵架臺(tái)；酒精燈；濾紙；火柴、燒杯、白磷、硫酸銅溶液.

五、制作方法

1．將第1個(gè)橡皮塞打孔(不打穿)，插入玻璃棒.

2．將第2個(gè)橡皮塞打一小一大的2個(gè)孔，小孔不打穿用于插入燃燒匙，大孔打穿用于插入玻璃導(dǎo)管.

3．用尖嘴鉗將燃燒匙的勺口朝上，并彎成90°角.

4．將燃燒匙插入第2個(gè)橡皮塞的不打穿的小孔中(如圖2所示).

5．玻璃導(dǎo)管插入第2個(gè)橡皮塞打穿的大孔中，并將第3個(gè)橡皮塞也打穿1個(gè)孔，插入玻璃導(dǎo)管，2個(gè)橡皮塞中的玻璃導(dǎo)管用橡皮管連接，套上止水夾(如圖3所示).

6．將上述第1個(gè)橡皮塞塞入兩端開(kāi)口的玻璃管上端管口(玻璃管事先用紅色貼紙將其分成五等分)，并固定在鐵架臺(tái)上(如圖4所示).

7．將另一個(gè)兩端開(kāi)口的玻璃管也固定在鐵架臺(tái)上(如圖5所示).

8．將上述第2、3個(gè)橡皮塞分別塞到2根玻璃管的下端(如圖6所示).

9．在燒杯中裝入適量硫酸銅溶液(如圖7所示).

六、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1．組裝實(shí)驗(yàn)裝置，并打開(kāi)止水夾.

2．將硫酸銅溶液沿右側(cè)直玻璃管倒入，使下方的導(dǎo)管充滿液體，至左側(cè)直玻璃管下方玻璃導(dǎo)管口恰好出現(xiàn)液體，夾緊止水夾(如圖8所示).

3．繼續(xù)在右側(cè)玻璃管中傾倒適量的硫酸銅液體(如圖9所示).

4．點(diǎn)燃酒精燈，加熱玻璃棒，再快速放回左側(cè)玻璃管中引燃白磷，塞緊橡皮塞，可見(jiàn)白磷迅速燃燒，產(chǎn)生大量白煙.

5．燃燒結(jié)束后，靜置一段時(shí)間，等待裝置完全冷卻.

6．打開(kāi)止水夾，觀察到右側(cè)玻璃管中的藍(lán)色硫酸銅溶液進(jìn)入左側(cè)玻璃管內(nèi)，等液體停止流動(dòng)時(shí)，調(diào)整右側(cè)玻璃管的高度，使左右兩側(cè)的液面相平.

7．觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)左側(cè)玻璃管的液體體積約占左側(cè)玻璃管的1/5，即氧氣的體積約占空氣體積的1/5(如圖10所示).

七、設(shè)計(jì)特色

1．用加熱過(guò)的玻璃棒引燃玻璃管內(nèi)的白磷，有效避免白煙污染空氣的問(wèn)題，且大大降低空氣受熱逸出的可能性，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確.

2．用均勻的直玻璃管作反應(yīng)裝置，將容器分為五等分更容易.

3．用藍(lán)色的硫酸銅溶液代替水，液體進(jìn)入容器內(nèi)的現(xiàn)象更明顯，且產(chǎn)生的有毒P2O5能溶解在溶液中，防止危害健康.

4．將裝置設(shè)計(jì)成U型，可以避免由于液體壓強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響.