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自制人體呼吸產(chǎn)生二氧化碳演示器

2022-02-18 18:30:28葛德新王曙華
化學(xué)教與學(xué) 2022年2期
關(guān)鍵詞:石灰水單向閥二氧化碳

葛德新 王曙華

摘要:根據(jù)控制變量的原理,巧妙利用塑料單向閥門(mén),自制對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置,向等量的石灰水中分別通入等量的空氣及呼出氣體,根據(jù)石灰水變渾濁的程度來(lái)比較兩種氣體中二氧化碳含量,是對(duì)教材上對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)的很好補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞:吸入空氣;呼出氣體;二氧化碳;石灰水;單向閥

文章編號(hào):1008-0546(2022)02-0096-02中圖分類(lèi)號(hào):G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.022

“對(duì)人體吸入空氣與呼出氣體的探究”是九年級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn),是學(xué)生學(xué)習(xí)初中化學(xué)最先接觸的實(shí)驗(yàn)之一,也是讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何將控制變量的原理應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中的第一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。比較人體吸入空氣與呼出氣體中二氧化碳含量的實(shí)驗(yàn),通常是用排水法收集好一瓶呼出氣體,再準(zhǔn)備另一等規(guī)格的空集氣瓶,分別向兩個(gè)瓶?jī)?nèi)滴入相同滴數(shù)的澄清石灰水,可見(jiàn)貯有空氣的集氣瓶中石灰水基本不變,而貯有呼出氣體的集氣瓶中石灰水明顯變渾濁了,說(shuō)明呼出氣體中二氧化碳的含量高于吸入空氣中二氧化碳的含量。根據(jù)控制變量的原理,能不能向等量的石灰水中分別通入等量的空氣及呼出氣體,根據(jù)石灰水變渾濁的程度來(lái)比較兩種氣體中二氧化碳含量呢?

一、實(shí)驗(yàn)材料及藥品

具支試管、單孔橡皮塞、塑料單向閥、塑料分流管、橡膠管、玻璃管、吹嘴、固定儀器用展示板、螺口塑料筒(300 mL)、帶有固定螺絲的塑料穿板、新制澄清的石灰水。

1.課堂演示用裝置

見(jiàn)圖1。

2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)用裝置

見(jiàn)圖2。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象

1.課堂演示用裝置操作過(guò)程

(1)介紹裝置,見(jiàn)圖1,講解并使學(xué)生理解單向閥的原理及氣流方向(長(zhǎng)管進(jìn)氣短管出氣[1])。

(2)通過(guò)吹嘴,吸氣10秒鐘,可見(jiàn)空氣由左端長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入A試管內(nèi),A試管內(nèi)的液體中有氣泡冒出,氣流再通過(guò)導(dǎo)管直接進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)。

(3)呼氣10秒鐘,可見(jiàn)呼出氣體由右端長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入B試管內(nèi),B試管內(nèi)的液體中有氣泡冒出,氣流再通過(guò)導(dǎo)管直接由A試管上端的分流管排出裝置(見(jiàn)圖4)。

(4)重復(fù)吸氣和呼氣(力度與時(shí)間基本一致),一會(huì),可見(jiàn)A試管內(nèi)的石灰水基本不變,而B(niǎo)試管內(nèi)的石灰水明顯變渾濁了,由此說(shuō)明呼出氣體中的二氧化碳含量比空氣中的要高,也說(shuō)明了人體呼吸產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w。

2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)用裝置操作過(guò)程

(1)介紹裝置,見(jiàn)圖2,講解并使學(xué)生理解單向閥的原理及氣流方向(長(zhǎng)管進(jìn)氣短管出氣)。

(2)吸氣30 s(中途可換氣),筒內(nèi)的氣壓減小,外界空氣只能由2號(hào)單向閥先進(jìn)入石灰水中,再由3號(hào)單向閥進(jìn)入人體呼吸糸統(tǒng),30 s后,可見(jiàn)石灰水基本不變渾濁(見(jiàn)圖5)。

(3)呼氣30 s(中途可換氣),呼出氣體只能由4號(hào)單向閥進(jìn)入石灰水中,再由1號(hào)單向閥排出裝置,呼氣過(guò)程中石灰水逐漸變渾濁,30 s后,可見(jiàn)石灰水明顯變渾濁。由此說(shuō)明,呼出氣體中二氧化碳的含量高于吸入空氣中二氧化碳的含量,也證明了人體呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳(見(jiàn)圖6)。

三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意義

裝置設(shè)計(jì)科學(xué),操作簡(jiǎn)單,對(duì)比現(xiàn)象明顯,安全,能方便學(xué)生進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作,杜絕了師生在誤操作時(shí)吸入石灰水的可能性(“人體呼吸產(chǎn)生二氧化碳演示器”已獲實(shí)用新型專(zhuān)利證書(shū),專(zhuān)利號(hào): ZL202023179453.5)。

參考文獻(xiàn)

[1]石云.塑料單向閥在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備;2017(6):36-38.

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