肖榮榮

1教材實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

筆者發(fā)現(xiàn)，在多個(gè)初中科學(xué)教材的8年級(jí)化學(xué)教學(xué)中都安排了一個(gè)相同的實(shí)驗(yàn)——測(cè)定空氣中氧氣的體積含量（實(shí)驗(yàn)裝備如圖1所示）。然而在實(shí)際課堂教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)存在不少不足之處。

圖1測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)（1）直角玻璃導(dǎo)管如果事先未注滿水，不僅會(huì)引起測(cè)量結(jié)果偏低，而且使得實(shí)驗(yàn)操作繁瑣，也達(dá)不到較好的實(shí)驗(yàn)效果。

（2）實(shí)驗(yàn)中使用的雙孔軟膠塞，既要連著較長(zhǎng)的玻璃導(dǎo)氣管，又要插入燃燒匙，這無(wú)論是對(duì)教師還是學(xué)生來(lái)說(shuō)，給取用和點(diǎn)燃紅磷時(shí)的操作造成了很大的不便。

（3）不少教師點(diǎn)燃紅磷后由于慌忙等原因致插入燃燒匙太慢或未及時(shí)塞緊橡膠塞，致使瓶?jī)?nèi)部分空氣受熱溢出，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果偏大。

（4）因?qū)嶒?yàn)中使用的集氣瓶容量較大，要使其內(nèi)氧氣全部被消耗，就要求在燃燒匙中裝滿紅磷，但實(shí)驗(yàn)結(jié)束后燃燒匙中往往還會(huì)剩余不少紅磷，浪費(fèi)了藥品。

2實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路與方法

針對(duì)以上闡述的實(shí)驗(yàn)不足和缺陷，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一番新的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的思路是：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，轉(zhuǎn)變點(diǎn)燃方式，節(jié)約化學(xué)藥品，從而提高實(shí)驗(yàn)的有效性。

21實(shí)驗(yàn)材料

集氣瓶（250 mL）、激光筆（5 W）、軟膠塞、燃燒匙、直角玻璃管、一次性輸液器、白磷、燒杯（500 mL）、紅墨水、乳膠管、氫氧化鈉溶液、鑷子等。

22實(shí)驗(yàn)裝置制作方法

（1）如圖2所示，先預(yù)留出集氣瓶底部一定容積，然后將剩余的容積平均分成5等份，并標(biāo)上紅色記號(hào)。

圖2測(cè)定空氣中含氧量實(shí)驗(yàn)裝置（2）將燃燒匙穿過(guò)軟膠塞并調(diào)節(jié)燃燒匙的高度，使得當(dāng)軟膠塞塞緊時(shí)，燃燒匙的底部位于集氣瓶中部。再將直角玻璃管的一端也穿過(guò)軟膠塞，使管口稍露出軟膠塞即可。

（3）截取一次性輸液器上的流速調(diào)節(jié)器和滴壺，并用乳膠管將它們連接起來(lái)。

23實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）按圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置，首先在集氣瓶中加入紅墨水（含氫氧化鈉溶液）至瓶底部第一條紅線標(biāo)記處，再在燃燒匙中加入一小顆白磷，然后塞緊橡皮塞。

（2）將改造后的一次性輸液器的一端與插在橡皮塞中的直角玻璃管相連接，并盡可能地?cái)D壓出滴壺中的空氣，同時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)（流速調(diào)節(jié)器），然后將另一端放入裝滿紅墨水的燒杯中。

（3）打開(kāi)激光筆電源開(kāi)關(guān)并照射白磷，觀察到白磷立即燃燒起來(lái)。

（4）待燃燒完畢且集氣瓶冷卻后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)（流速調(diào)節(jié)器），可觀察到燒杯里的紅墨水經(jīng)輸液管流到了集氣瓶中，待紅墨水不再流動(dòng)時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)。（5）用力擠壓滴壺，使其中殘留的紅墨水流入集氣瓶中，此時(shí)可觀察到紅墨水到達(dá)了第二條紅線標(biāo)記處，證明空氣中氧氣的體積含量約占空氣體積的1/5。

3改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

31改變點(diǎn)火方式

實(shí)驗(yàn)中利用激光對(duì)集氣瓶?jī)?nèi)的白磷進(jìn)行加熱，不僅安全環(huán)保，而且避免了點(diǎn)燃白磷時(shí)產(chǎn)生的五氧化二磷對(duì)空氣的污染和對(duì)人體的傷害。教師也不用擔(dān)心點(diǎn)燃白磷后因緊張、慌忙等原因未及時(shí)塞緊橡膠塞而致使實(shí)驗(yàn)失敗。

32輸液器的妙用

實(shí)驗(yàn)中利用輸液器部分零件（流速調(diào)節(jié)器、滴壺等）來(lái)代替直角玻璃管，通過(guò)擠壓滴壺，巧妙地將管中留有的紅墨水送入集氣瓶中，從而提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

33實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)裝置最大限度地尊重了教材中實(shí)驗(yàn)裝置的原貌，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯、效果好，不僅保證了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，而且還激發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與積極性。

4實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)不可長(zhǎng)時(shí)間使用激光筆，長(zhǎng)時(shí)間使用不僅會(huì)損壞激光筆，而且也會(huì)影響師生的視力。

（2）實(shí)驗(yàn)中使用的是白磷而非紅磷，這是因?yàn)榧t磷的著火點(diǎn)是260 ℃，而白磷的著火點(diǎn)只有40 ℃。紅磷在密閉的容器內(nèi)燃燒時(shí)，氧氣含量下降到約7%時(shí)就不再發(fā)生變化了；而在同樣條件下白磷燃燒時(shí)，因白磷的著火點(diǎn)較低，可將密閉容器中的氧氣含量降低到接近3%甚至更低。為何教材用紅磷來(lái)做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)也比較成功呢？筆者通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析認(rèn)為，這是因?yàn)楫?dāng)紅磷被點(diǎn)燃后放入集氣瓶?jī)?nèi)時(shí)，無(wú)論放入的動(dòng)作有多快，總會(huì)使瓶?jī)?nèi)部分空氣受熱溢出，致使實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果偏大；而紅磷在密閉的容器內(nèi)燃燒時(shí)，氧氣含量下降到約7%時(shí)就不再發(fā)生變化了，這會(huì)使實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果偏小。如此“一大一小”的誤差剛好相抵消，故從表面上來(lái)看實(shí)驗(yàn)也是成功的，其實(shí)不然。endprint