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      空氣中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究

      2018-09-10 10:27:30李長(zhǎng)征
      讀與寫·教育教學(xué)版 2018年8期
      關(guān)鍵詞:銅粉白磷實(shí)驗(yàn)探究

      李長(zhǎng)征

      摘 要:化學(xué)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生認(rèn)識(shí)未知世界的重要手段,在教學(xué)中如何利用化學(xué)原理,讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究中獲得知識(shí)和能力,并形成持續(xù)不斷的興趣,對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展起著重要的作用。

      關(guān)鍵詞:白磷 氧氣 誤差 銅粉 實(shí)驗(yàn)探究

      中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):1672-1578(2018)08-0139-01

      魯教版八年級(jí)化學(xué)中《測(cè)定空氣中氧氣含量》的實(shí)驗(yàn),從原理上來(lái)說(shuō),利用化學(xué)反應(yīng),在不引入新的雜質(zhì)的情況下,利用銅粉和硬質(zhì)玻璃管空氣中氧氣反應(yīng),轉(zhuǎn)化為固體氧化銅,氧氣消耗掉,玻璃管內(nèi)氣體減少,壓強(qiáng)減小,冷卻至室溫,注射器在內(nèi)外氣壓相等的條件下,移動(dòng)到到一定刻度,達(dá)到平穩(wěn)后,測(cè)量出剩余氣體的體積,然后達(dá)到測(cè)定空氣中氧氣含量的目的。這是一種測(cè)定混合物中某種成分的一種有效方法,但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中,對(duì)實(shí)驗(yàn)老師要求很高。一是銅粉的量的問(wèn)題,銅粉量不足,不能完全消耗掉密閉容器的空氣,實(shí)驗(yàn)存在誤差,多了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,到底需要多少銅粉合適呢?二是在實(shí)驗(yàn)中要反復(fù)不斷推動(dòng)注射器,以保證銅粉與氧氣充分接觸,充分反應(yīng)。但是在不斷推動(dòng)注射器的過(guò)程中,很難保證氣體不會(huì)從儀器連接處跑出,或者外面的空氣進(jìn)入到玻璃管內(nèi),造成實(shí)驗(yàn)誤差。三是使用氣球作為緩沖裝置,但是在實(shí)驗(yàn)操作中,不斷往氣球內(nèi)推氣,熱的氣體不容易被擠回玻璃管,導(dǎo)致銅粉很難與氧氣充分反應(yīng)。四是銅粉與氧氣反應(yīng),需要溫度較高,反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng),并且在讀數(shù)時(shí)要求冷卻到室溫,需要較長(zhǎng)的時(shí)間,整個(gè)課堂顯得不緊湊,不能較好的完成教學(xué)任務(wù)。所以選擇比較容易與氧氣反應(yīng)的物質(zhì),生成物是固體,并且比較容易操作,是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。根據(jù)本人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),在教學(xué)中,選擇白磷作為耗氧劑,因?yàn)榘琢椎闹瘘c(diǎn)很低,只有40度,很容易達(dá)到,白磷與氧氣反應(yīng)很迅速,能節(jié)約大量的時(shí)間,并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯,能引起學(xué)生的興趣,效果不錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)如下,和大家共享。

      1 實(shí)驗(yàn)儀器及用品

      硬質(zhì)玻璃管、鐵絲、銅片、止水夾、橡皮塞、導(dǎo)管及膠皮管、鑷子、小刀、吹風(fēng)機(jī)、試管刷、燒杯、白磷、紅墨水、濕抹布。

      2 實(shí)驗(yàn)裝置圖及說(shuō)明

      把硬質(zhì)玻璃管平分為5等份。在玻璃管內(nèi)的鐵絲上系上兩塊銅片,在兩塊銅片上各放一小塊綠豆粒大小的白磷,白磷這樣分布,便于與空氣中的氧氣充分接觸,達(dá)到完全消耗密閉容器中的氧氣的作用。然后用吹風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng),使硬質(zhì)玻璃管內(nèi)白磷溫度升高,達(dá)到白磷燃燒的著火點(diǎn),白磷開始燃燒,消耗密閉容器內(nèi)的氧氣。燃燒停止后,用濕抹布擦拭玻璃管,使玻璃管的溫度迅速冷卻,冷卻到室溫時(shí),打開橡膠管上的止水夾,止水夾下端導(dǎo)管浸入紅墨水中,會(huì)看到紅墨水形成噴泉,進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管中,并且進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的紅墨水到達(dá)五分之一刻度處。

      3 實(shí)驗(yàn)原理

      在較低溫條件下,白磷與空氣中的氧氣反應(yīng),生成五氧化二磷固體,4P+5O22P2O5 反應(yīng)消耗掉密閉容器內(nèi)的氧氣,硬質(zhì)玻璃管內(nèi)氣體減少,壓強(qiáng)減小,在外界大氣壓的作用下,水被壓入硬質(zhì)玻璃管內(nèi),進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的水的體積就是反應(yīng)消耗的氧氣的體積。達(dá)到了測(cè)定空氣中氧氣含量的目的。

      4 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程

      (1)連接好儀器,檢查裝置的氣密性。

      (2)用小刀切取兩塊綠豆粒大小的白磷,分別放在鐵絲上的兩塊銅片上,然后把銅片放入硬質(zhì)玻璃管中。

      (3)蓋緊橡皮塞,硬質(zhì)玻璃管下端導(dǎo)管浸入紅墨水中,趕出導(dǎo)管中的氣體。

      (4)用吹風(fēng)機(jī)對(duì)硬質(zhì)玻璃管吹熱風(fēng),達(dá)到白磷的著火點(diǎn),讓白磷燃燒,觀察現(xiàn)象。

      (5)燃燒完畢,用濕抹布擦拭硬質(zhì)玻璃管,讓硬質(zhì)玻璃管冷卻至室溫。

      (6)打開下端止水夾,觀察現(xiàn)象。

      (7)拆開裝置,回收未完全反應(yīng)的白磷。清洗儀器。

      5 實(shí)驗(yàn)注意的幾個(gè)問(wèn)題

      (1)實(shí)驗(yàn)中使用兩塊白磷,主要目的是盡可能的使白磷與硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的氧氣充分接觸,便于消耗完硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的氧氣,減少實(shí)驗(yàn)誤差。當(dāng)然也可以使用三至四塊白磷,均勻的分布在硬質(zhì)玻璃管內(nèi),效果會(huì)更明顯,實(shí)驗(yàn)誤差更小。

      (2)要保證裝置的氣密性完好,特別是鐵絲與橡皮塞連接處,導(dǎo)管與橡皮塞連接處,止水夾夾持膠皮管處,要緊密,不能漏氣。

      (3)浸入紅墨水的膠皮導(dǎo)管要盡量短,并且實(shí)驗(yàn)前要趕出管內(nèi)的空氣,讓水浸入膠皮管,以減小實(shí)驗(yàn)誤差。

      (4)使用吹風(fēng)機(jī)加熱硬質(zhì)玻璃管,使用方便,安全可靠,體現(xiàn)了節(jié)約能源的意識(shí),同時(shí)避免了白磷燃燒產(chǎn)生的白煙往外泄露,造成環(huán)境污染。

      (5)白磷屬于易燃物品,使用時(shí)特別小心,不要沾到桌面或皮膚上,避免造成損傷。

      (6)實(shí)驗(yàn)剩余的白磷,要及時(shí)回收,不能隨意丟棄,避免引起火災(zāi)。

      以上是筆者在《測(cè)定空氣中氧氣含量》的實(shí)驗(yàn)中的點(diǎn)滴看法和實(shí)驗(yàn)改進(jìn),從上課實(shí)驗(yàn)效果來(lái)看,實(shí)驗(yàn)完成用時(shí)間短,課堂容量顯得更充分。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,更容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生探究新知識(shí)的欲望。缺陷就是白磷的使用一定要注意安全,不能亂丟亂放,防止發(fā)生危險(xiǎn)。

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