王福星

摘 ?要：本文通過(guò)對(duì)“空氣中氧氣含量測(cè)定”這一實(shí)驗(yàn)提出的一些改進(jìn)方法進(jìn)行比較，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法簡(jiǎn)單作一些論述，旨在通過(guò)改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)改進(jìn);空氣中氧氣含量的測(cè)定

一、引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，課堂教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和教學(xué)目標(biāo)的改變，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。同時(shí)教師的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新意識(shí)會(huì)給學(xué)生以潛移默化的影響，激活學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。那么要怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，本文試圖通過(guò)對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的不同改進(jìn)方案的分析與比較，揭示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路和方法。

二、“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)方案的分析

（一）原有實(shí)驗(yàn)方案介紹

原實(shí)驗(yàn)方案中，在集氣瓶口上配有一個(gè)帶有燃燒匙和玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，而導(dǎo)管的另一端，則伸入盛水的大燒杯里。先在集氣瓶里加少量的水，再把剩余的容積用記號(hào)劃成五等分。實(shí)驗(yàn)時(shí)，用酒精燈點(diǎn)燃盛在燃燒匙中的紅磷，然后立即將燃燒匙放入集氣瓶中塞緊塞子。隨著紅磷的燃燒，紅磷和氧氣化合生成五氧化二磷，可觀察到瓶?jī)?nèi)有白煙生成。隨著氧氣的消耗，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，大燒懷中的水就會(huì)進(jìn)入集氣瓶里，待充分冷卻后，通過(guò)測(cè)量可得進(jìn)入的水約占集氣瓶五分之一容積。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案分析

1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案1

在該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案1中，頂部有孔的玻璃鐘罩上配一個(gè)插有燃燒匙的橡皮塞，蓋在盛有清水的水槽里，取掉橡皮塞并用彩色筆在玻璃鐘罩外側(cè)標(biāo)記水面位置。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，向燃燒匙中放少量紅磷，置酒精燈上點(diǎn)燃，立即插入鐘罩內(nèi)，并將橡皮塞旋緊。可觀察到紅磷在鐘罩內(nèi)和空氣中的氧氣化合，生成五氧化二磷白煙，隨著氧氣耗盡并充分冷卻后，水面約可上升到鐘罩內(nèi)原來(lái)水面以五分之一容積處。反應(yīng)過(guò)程中可觀察到玻璃鐘罩內(nèi)因生成五氧化二磷產(chǎn)生白煙，可通過(guò)水與混濁氣體的交界面觀察水面的上升高度。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案2

在該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案2中，取18×180mm的試管，加單孔橡膠塞，孔中插3cm長(zhǎng)的短玻璃導(dǎo)管，玻璃導(dǎo)管上加4cm長(zhǎng)的乳膠管，用彈簧夾夾住，試管密閉，并檢驗(yàn)裝置的氣密性。取黃豆粒大小的一塊白磷，用濾紙擦干水，立即放入準(zhǔn)備的試管里，塞上帶乳膠管和彈簧夾的橡膠塞密封，試管在酒精燈上稍作烘烤，白磷即燃，振蕩試管，防止白磷粘在試管壁上。1min左右試管內(nèi)不再產(chǎn)生白煙，撩洗擦洗試管4—5次，使試管溫度迅速降到室溫。把試管倒插入硫酸銅溶液里，打開(kāi)彈簧夾，可觀察到硫酸銅溶液立即沿乳膠管進(jìn)入試管，捏住乳膠管，把試管從硫酸銅溶液中取出，正立試管，可觀察到液面高度大約是試管空間高度的1/5。

3.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案3

在該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案中，因?yàn)殍F在潮濕的空氣中受水、氧氣等物質(zhì)的作用，表面很容易生成鐵銹（主要成分是Fe2O3·xH2O）。由于鐵生銹時(shí)，消耗的只是空氣中的氧氣，因此，可以通過(guò)鐵生銹時(shí)空氣體積的減少，來(lái)驗(yàn)證氧氣約占空氣體積的1/5。將約0.4g的細(xì)鐵絲（細(xì)窗紗）磨光后，團(tuán)放進(jìn)10mL量筒底部，加水浸沒(méi)鐵絲，用玻璃片蓋住量筒，倒置，小心移動(dòng)玻璃片，將量筒內(nèi)的水面調(diào)至9.0mL的刻度處，再將量筒倒置在一個(gè)盛有少量水的水槽中，移開(kāi)玻璃片。2天后，可觀察到鐵絲表面有紅褐色的鐵銹生成，量筒內(nèi)水面的高度上升到7.2mL處，說(shuō)明量筒內(nèi)空氣減少了1.8mL，由此便可計(jì)算出空氣中氧氣的含量。

4.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案4

在該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案中，在加熱的情況下，銅能跟空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生長(zhǎng)黑色氧化銅。在由兩個(gè)注射器組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)，將左邊的注射器推至底端，右邊注射器置于30ml刻度處。點(diǎn)燃酒精燈，給裝有打磨光亮的細(xì)銅絲的玻璃管加熱，同時(shí)交替緩慢推動(dòng)兩個(gè)注射器活塞，可觀察到打磨光亮的細(xì)銅絲逐漸變?yōu)楹谏?，且兩個(gè)注射器內(nèi)的空氣逐漸減少。待反應(yīng)完成后，停止加熱冷卻至室溫，將其提全部推入另一只注射器內(nèi)，讀出注射器內(nèi)氣體體積。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的比較

通過(guò)以上6個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，可以看出在“測(cè)定空氣中氧氣的含量”的實(shí)驗(yàn)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)應(yīng)注意的幾個(gè)方面都得到了體現(xiàn)：1.在實(shí)驗(yàn)裝置方面;2.在實(shí)驗(yàn)藥品方面;3.在實(shí)驗(yàn)條件方面;4.在實(shí)驗(yàn)安全方面。

通過(guò)以上從以上四個(gè)方面的分析比較，可以看出在這4個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案中最可行的方案是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案4。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案4所用的藥品易于取得，并且反應(yīng)現(xiàn)象明顯，沒(méi)有氣密性不良的缺點(diǎn)，所以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案4可以被作為最佳改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

通過(guò)改進(jìn)“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)，很好的體現(xiàn)了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)需要注意的問(wèn)題，并且揭示了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中各個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)與不足，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的創(chuàng)新意識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、解決問(wèn)題的能力，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有很好的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] ?王榮橋.殊途同歸異曲同工——談空氣中氧氣含量的測(cè)定[J].考試，2006，（9）：41-42.

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