氧氣與空氣密度大小的比較探究

河北省隆化縣教師發展中心 榮鳳賢

氣體的密度是氣體的重要物理性質之一。現行初中化學教材（以2012版人教版教材為例）中，對氧氣的密度是這樣描述的：標準狀況下，氧氣的密度是1.429 g/L，比空氣的密度（1.293 g/L）略大。

【提出問題】標準狀況下，如何證明氧氣的密度比空氣的密度大呢？

【設計實驗】根據氧氣能夠使帶火星的木條復燃這一性質，設計一組對比實驗，分別將裝滿氧氣的容器口向上和向下放置，用帶火星的木條多次試驗，根據木條復燃情況，驗證氧氣密度與空氣密度的大小。如果容器口向下比容器口向上氣體散逸得快，那么氧氣密度就比空氣密度大。

【實驗方案】用排水法將體積相同的兩支試管收集滿氧氣，然后分別將管口向上和向下敞口放置。每隔三秒用帶火星的木條試驗一次，觀察比較帶火星木條的復燃情況。

【實驗儀器】制取氧氣的實驗裝置和藥品、規格相同的試管兩支、火柴、木條。

【進行實驗】實驗1：試管口向上試驗帶火星木條的復燃情況

（1）用排水法將1 號試管收集滿氧氣，用拇指堵住試管口，見圖1。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

圖9

（2）移開拇指，將試管口敞口向上，開始計時，每隔三秒將帶火星的木條放在試管口進行一次試驗，見圖2。觀察木條的復燃情況，并記錄實驗現象。

實驗2：試管口向下試驗帶火星木條的復燃情況

（1）用排水法將2 號試管收集滿氧氣，用拇指堵住試管口，見圖5。

（2）移開拇指，將試管口敞口向下，開始計時，每隔三秒將帶火星的木條放在試管口進行一次試驗，見圖6。觀察木條復燃情況。

【實驗記錄】（見下表）

【實驗現象分析】實驗1中用帶火星的木條試驗五次，木條均復燃，說明1 號試管內氧氣幾乎沒有散逸。實驗2中用帶火星的木條試驗五次，前四次木條均復燃，而第五次木條不復燃，出現圖8 和圖9所示的情況（帶火星的木條在試管口不復燃，而伸進試管內才復燃），說明2 號試管內氧氣有部分散逸。實驗1 和實驗2 對比可知：試管口向上放置比試管口向下放置氧氣散逸慢。

【實驗結論】氧氣密度比空氣密度略大。