吳長順

1 實驗的改進背景與目的

測定空氣里氧氣含量實驗是中學化學第一個定量實驗，是中學化學教學中最典型的一個教學型實驗。做好空氣中氧氣含量的測定實驗，對學生學習化學這門課程具有很大的輔助與啟蒙作用。

教材中的實驗裝置如圖1所示。實驗操作是在空氣中用酒精燈點燃紅磷后伸入集氣瓶中進行的。該實驗方法有下列不足之處。

（1）由于燃燒產(chǎn)生有毒性的五氧化二磷對環(huán)境有污染。

（2）燃燒后伸入集氣瓶，因紅磷急速燃燒放熱會導致瓶內(nèi)空氣有部分因膨脹而逸出。

（3）未采用緩沖措施，有時因紅磷急速燃燒放出熱量多、體積膨脹快而使瓶塞彈出。

（4）用長導管與盛水燒杯連接，管中因有水滯留而造成數(shù)據(jù)誤差。

（5）因集氣瓶無刻度而采用估讀的方式讀取數(shù)據(jù)，會產(chǎn)生誤差。

自從近幾年市場上可以廉價買到有刻度的不同型號的硬質(zhì)玻璃試管，加之閱讀有關該實驗改進的文章并得到啟示，于是筆者產(chǎn)生了優(yōu)化改進“磷燃燒法測定空氣中氧氣體積分數(shù)”實驗的想法。改進實驗具有“操作簡單，成本低，過程安全、環(huán)保，現(xiàn)象明顯，誤差小，微型化，便于普及推廣”的特點。

2 實驗儀器及試劑

2.1 儀器

25 mL有刻度試管，小燒杯，套有癟氣球的單孔橡皮塞（針頭當導管好），鑷子，小刀。

2.2 試劑

白磷，沸水，冷水，石蕊試液，硫酸銅溶液。

3 實驗儀器裝置圖

實驗儀器裝置圖如圖2所示。

4 實驗操作

（1）連接裝置，檢查裝置氣密性。取白磷去水后切綠豆大一塊（適當過量），用鑷子送入試管內(nèi)，并用套有癟氣球針頭的單孔橡皮塞蓋緊（見圖2A）。

（2）將試管放入沸水中水浴加熱（見圖2B），白磷立刻燃燒起來，從沸水中取出后不停地振蕩試管，直到白磷熄滅。

（3）熄滅后的試管適時放入冷水中水浴降溫（見圖2C）。

（4）將冷卻后的試管倒立插入滴有石蕊試液的水中，在水下去掉氣球（見圖2D）。

（5）堵住水下導管口，將試管直立起來（見圖2E），可以讀取出試管內(nèi)液體體積數(shù)大約是5 mL，并在試管中滴入幾滴硫酸銅溶液，吸收過量的白磷。

5 改進的意義

5.1 操作更加安全

增加了氣球，防止系統(tǒng)內(nèi)燃燒體積膨脹導致瓶塞彈出的現(xiàn)象，便實驗更加安全。

5.2 誤差小

采用刻度試管，讀數(shù)比原方案的估讀要準確，又因在相對密閉體系中進行，減少了空氣的逸出與進入；不另用導管連接燒杯“引水”，也避免原方案中有水滯留導管而造成誤差等。

5.3 操作簡單、實驗耗時短

由于刻度試管的使用，不需要另外使用量筒或注射器測體積，操作更加簡單。用滴有紫色石蕊試液的冷水來冷卻試管，比自然冷卻實驗用時短，還能通過紫色石蕊試液變紅來驗證磷燃燒生成的酸性物質(zhì)，一舉多得。

5.4 更加環(huán)保

不用燃燒匙在空氣中點燃紅磷后伸入試管，而改用熱水加熱白磷使操作更簡便；在密閉系統(tǒng)中燃燒白磷，反應產(chǎn)生的有害物并被水吸收，也有效防止了有害的五氧化二磷散逸到空氣中，再用硫酸銅溶液吸收過量有毒白磷，減少了有害物對生態(tài)的影響。

5.5 引發(fā)學生創(chuàng)新思維的產(chǎn)生

教師通過創(chuàng)新改進實驗在課堂的呈現(xiàn)，能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新動力。

收稿日期：2016-10-31