對綠色植物光合作用放氧實驗裝置的比較

證明綠色植物進行光合作用時產生的氣體是氧氣，可以設計出多種實驗裝置。本文介紹四種實驗裝置并進行比較。

一、四種實驗裝置的實驗過程

1．錐體式實驗裝置

(1) 材料用具：大玻璃杯、短柄玻璃漏斗、玻璃管、橡皮塞、凡士林、水生綠色植物、清水、麥管。

(2) 方法步驟：在大玻璃杯里裝進清

水和健壯的水生綠色植物。用麥管往清水

里吹氣，使清水里含有足量的CO2。把短

柄漏斗倒過來罩在水生綠色植物上。另取

玻璃管一根，一端塞緊橡皮塞并涂上凡士

林，該玻璃管裝滿清水后用右手大拇指按

住管口，倒過來，在大玻璃杯中的清水里移開手指，把玻璃管套在漏斗柄上（見圖1）。

被漏斗罩著的水生綠色植物，經光照放出的氣體被收集在玻璃管里。要證明玻璃管中的氣體是氧氣，抽出玻璃管內的塞子就可以得此氣體來進行檢驗了。

2、倒立式實驗裝置

(1) 材料用具：無色透明酒瓶、無色透明

茶杯、水生健壯綠色植物、清水、麥管。

(2) 方法步驟：在裝滿清水的無色透明酒

瓶和茶杯里用麥管吹氣，使清水中含有的足量

CO2。在酒瓶里再裝進適量的健壯水生綠色植

物，用右手大拇指按住酒瓶口倒過來，在茶杯

中的清水里移開大拇指，再把酒瓶口慢慢降至茶杯底（見圖2）。

該實驗裝置中的植物，經光照放出的氣體仍在酒瓶中。要鑒定瓶中氣體，其取出的過程是一邊向茶杯中加清水的同時，一邊升高酒瓶口的位置，接近茶杯中的水面時，拇指伸進茶杯中的清水里按往酒瓶口，再倒過來，移開大拇指，即可進行氣體鑒定。

3.正立式實驗裝置

(1) 材料用具：無色透明酒瓶、細玻璃管或細塑料管，水生綠色植物、清水、麥管。

（2）方法步驟：在無色透明酒瓶中裝

滿清水，用麥管在清水中吹氣，使清水中有

足量的C02，再在溶液中放入適量的水生綠

色植物。另取橡膠塞在正中打孔，插進一根

彎曲長約30厘米直徑不超過5毫米的小管子

（可以是玻璃管、也可以是塑料管、也可以是

橡膠管）。小管子自上至下穿過塞子長約5厘米。

然后把此塞子塞進酒瓶口，在橡膠塞的瓶口處和插小管處涂上凡士林 （見圖3）。

酒瓶中的植物經光照放出氧氣。鑒定此氧氣的辦法，抽出塞子便可。

4．橫臥式實驗裝置

(1) 材料用具：酒精瓶及橡皮塞、注射器用針頭，水生綠色植物、清水、麥管。

(2) 方法步驟：在酒精瓶（裝過酒精的瓶子）里裝滿清水，

用麥管在清水中吹氣，使清水中有足量的C02，再在溶液中放

入適量的水生綠色植物。在酒精瓶

口塞進酒精瓶固有的橡皮塞，插進

一注射用的針頭，再在、橡膠塞的

瓶口處和插針頭處涂上凡士林。把

此酒精瓶平臥置放，在光下，瓶中

的植物即可進行光合作用及放出氧氣了（見圖4）。

鑒定氧氣時，正立酒精瓶，抽出橡膠塞便是。

二、四種實驗裝置的比較

1、實驗用具來源的難易程度

圖1實驗裝置的用具要從實驗室里獲得，如果學生利用課余時間來做這個實驗，是不方便的；而圖2、圖3和圖4實驗裝置的用具都可以從日常生活用品中獲得，學生利用課余時間用這三種方法做實驗，是很容易獲得實驗用具的。

2、產生氧氣量的多少

要鑒定實驗結果產生的氣體是氧氣，實驗裝置中需要收集適量的氣體。氣體的量少了，這個鑒定結果是不明顯的。上述四個實驗裝置中，產生氧氣量的多少，在相同的光照時間、光照強度和相同反應物的量等條件下，與所裝水生綠色植物數量的多少有關；而水生綠色植物數量的多少又與所裝水生綠色植物容器的大小有關。

錐體式實驗裝置中，漏斗錐體部分的容積還不到大玻璃杯的三分之一。后三個實驗裝置中水生綠色植物所占的容積取決于玻璃瓶本身的大小，而玻璃瓶的大小不受其它因素的制約。不難看出，在上述四個實驗裝置中，錐體式的短柄漏斗的容積最小，致使所裝的水生綠色植物的量就應該最少。所以，錐體式實驗裝置是四個實驗裝置中產生氧氣最少的一個實驗裝置。

3、被鑒定氧氣的純度

要明顯地鑒定出實驗結果產生的氣體是氧氣，被鑒定氧氣的純度也是很重要的。

錐體式實驗裝置鑒定氧氣的過程是這樣介紹的：“要證明玻璃管中的氣體是氧氣，抽出玻璃管內塞子就可以得此氣體來進行檢驗了。”如果當玻璃管中的液位低于玻璃管外時，打開玻璃管塞子的瞬間，玻璃管中的壓力高于玻璃管外，由于壓力平衡的原理，玻璃管中的液位迅速上升，玻璃管內的氧氣也就迅速溢出管外致使氧氣部分丟失；如果當玻璃管中的液位高于玻璃管外時，打開玻璃管塞子的瞬間，玻璃管中的液位迅速下降而致使玻璃管外的空氣迅速流進管內。這樣一來，玻璃管內氧氣的純度受到影響了。

正立式和橫臥式實驗裝置在抽開瓶塞時，也容易使瓶內產生負壓致使少量空氣流入瓶內。倒立式實驗裝置在鑒定氧氣時，是這樣操作的：“要鑒定瓶中氣體，其取出的過程是一邊向茶杯中加清水的同時，一邊升高酒瓶口的位置，在瓶口和液位接近茶杯口時，拇指伸進茶杯中的清水里按住酒瓶口，再倒過來，移開大拇指，即可進行氣體鑒定。”此時，拇指水平方向移開瓶口是不容易產生負壓而使空氣流進去的。因此，倒立式實驗裝置在鑒定氧氣時是純度最高的一個實驗裝置。

不過，錐體式、正立式和橫臥式實驗裝置的操作過程是可以改進的。正立式和橫臥式在打開瓶塞時可以用螺旋式上升的方法來取出瓶塞。這樣操作，瓶內產生的負壓就非常小了。

錐體式實驗裝置的操作改進方法有兩種。

第一，參照倒立式實驗裝置的操作過程，即同時升高玻

璃管下端管口和玻璃杯中的液位的方法。

第二，調節玻璃管和玻璃杯中的液位一致，再用螺旋式上升的方法來取出瓶塞。

經過比較可以看出，上述四種實驗裝置中，倒立式實驗裝置的優點是最多的；正立式實驗裝置的不足之處是不少的。