“空氣里氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

周傳昌

摘 要 義務(wù)教育化學(xué)教學(xué)中“空氣里氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)是中學(xué)生第一次接觸的定量實(shí)驗(yàn)，也是承載豐富教育價(jià)值的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。筆者認(rèn)真研究人教版和魯教版教材中設(shè)計(jì)的該實(shí)驗(yàn)，感覺美中不足，又很受啟發(fā)，解決的問題使學(xué)生理解“進(jìn)入容器內(nèi)液體體積與容器內(nèi)減少的氣體體積相等”?？諝饪梢哉f是學(xué)生身邊最熟悉的物質(zhì)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也親切，易于理解和接受。學(xué)生雖然熟悉這些物質(zhì)，但是在還沒有接觸氣體壓強(qiáng)知識(shí)的情況下，理解“燃燒紅磷測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)原理，有一定難度。為此，在實(shí)驗(yàn)之前我先設(shè)計(jì)了用氣球和飲料瓶做對(duì)比試驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)氣體壓強(qiáng)的大小及變化，然后再用注射器來(lái)演示體積不變，氣體量減少，氣體壓強(qiáng)的變化，從而進(jìn)一步使學(xué)生理解“進(jìn)入容器內(nèi)液體體積與容器內(nèi)減少的氣體體積相等”這一結(jié)論。 設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 空氣 氧氣含量 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1實(shí)驗(yàn)儀器及用品

鐵粉（直徑約0.1 mm）、活性炭（直徑約0.5 mm）、15%的食鹽溶液、木屑。注射器（10 ml）2支、橡皮軟管

2實(shí)驗(yàn)裝置

3實(shí)驗(yàn)操作

（1）將鐵粉、活性炭、木屑按質(zhì)量比10：2：1比例混合，加入少許15%的食鹽溶液均勻混合備用（一會(huì)兒用手靠近藥品有熱感）。

（2）抽出右側(cè)注射器活塞，用藥匙把配好的藥品約3 g小心地送入其中（如圖所示），再把活塞推至最前端，左側(cè)注射器刻度定在10 ml處，然后用橡皮軟管將兩者連接，將氣體輕輕推到有藥品一側(cè)的注射器里。

（3）每2-3 min將右側(cè)注射器活塞推拉一次，約10 min后，密閉容器里氧氣消耗殆盡，最后將氣體全部輕輕推進(jìn)左側(cè)注射器里，冷卻至室溫。

4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論

觀察到左側(cè)注射器剩余氣體示數(shù)為8 ml，約占空氣體積的4/5。

于是實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：空氣里氧氣的體積含量約為1/5。

5實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及說明

本實(shí)驗(yàn)在藥品、原理、裝置等方面均有創(chuàng)新，相比兩種教材中的該實(shí)驗(yàn)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全性：無(wú)任何危險(xiǎn)，可隨時(shí)隨地完成。

（2）環(huán)保性：無(wú)任何污染物產(chǎn)生，對(duì)人和環(huán)境友好。

（3）簡(jiǎn)約性：使用藥品少、儀器簡(jiǎn)單。

（4）趣味性：不需任何外在條件，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，非?！吧衿妗?。

（5）低成本性：所用儀器為生活中常見易得品，藥品廉價(jià)。

（6）易操作性：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于操作。

在配制藥品過程中要視鐵粉、活性炭攪拌后濕潤(rùn)的程度，適當(dāng)增減食鹽水，即混和物不能太濕，也不能太干。其反應(yīng)原理如下：Fe+3/4O2+3/2H2O→Fe（OH）3+96千卡/摩爾，用鐵粉可提高反應(yīng)的表面積，加快反應(yīng)速度；活性炭則具有很強(qiáng)的吸咐能力，它能吸附空氣中的氧，從而大大提高反應(yīng)物氧的濃度，而食鹽是一種強(qiáng)電解質(zhì)，能為金屬銹蝕過程中的電子轉(zhuǎn)移創(chuàng)造有力條件，起到促進(jìn)反應(yīng)的催化劑作用。

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