測定空氣中氧氣含量實驗的改進

河北省涉縣鹿頭中學 李樹兵 張樹衛

【實驗原型】教科版教材第二章第一節“測定空氣中氧氣含量”的實驗原理：利用燃料的方法，可燃物燃燒消耗瓶內空氣中的氧氣，產生內外壓強差，通過進入瓶內的水的體積，反映空氣中氧氣的含量。裝置如圖1所示。

圖1

【操作細節】1.首先需要將燃燒匙中的紅磷在酒精燈上加熱到燃燒。

2.將燃燒匙快速插入集氣瓶中，以防瓶內氣體受熱膨脹被擠出集氣瓶。

3.塞緊瓶塞，防止漏氣。

4.待反應完全后，裝置冷卻至室溫時打開止水夾，觀察燒杯中水進入集氣瓶中的量，得出空氣中氧氣的含量。

【實驗弊端】1.將燃燒匙中的紅磷在酒精燈上加熱至燃燒時，放出大量的熱，會燙手且冒出大量的白煙，散發到空氣中不但會造成人體傷害，還會對空氣有污染，違背綠色化學的理念。

2.被點燃的燃燒匙中的紅磷，要迅速插入集氣瓶中，但由于瓶口較小，很容易碰到瓶子，使瓶子驟然受熱而炸裂。

3.移動燃燒著的紅磷的過程中很容易將紅磷撒出燙傷身體或引起火災。

【創新設計】鑒于該實驗操作復雜、難以掌握，很容易引起實驗結果不準確。因此，為了更好地開展實驗教學，消除安全隱患，讓學生在實驗中感受化學的魅力，特對該實驗的裝置進行改進。

【方案一】如圖2 所示裝置，利用凸透鏡對太陽光會聚將紅磷點燃完成實驗。該設計的優點有：

圖2

1.不再用酒精燈加熱，操作簡單，沒有點燃移動等環節，非常安全，還無空氣污染。

2.在密閉環境下實驗，減少了空氣熱脹逸出的影響，實驗結果準確度大大提高。

3.在化學實驗中應用物理學科中凸透鏡對光線的會聚作用提高溫度，實現了不同學科之間的知識滲透，可以提高學生的學科素養。

【方案二】如圖3 所示裝置，由注射器、銅絲、玻璃管和酒精燈組成。

圖3

原理：加熱銅絲，銅絲與氧氣反應，消耗玻璃管內氧氣，壓強減小，大氣壓將注射器活塞推入，測出消耗氧氣的體積。

優點：測量準確，伴隨有明顯的化學現象：銅絲由紅色變為黑色。

注意事項：1.管中的銅絲要足量，保證能消耗完管中氧氣。

2.反應過程中來回推動活塞，讓管內氧氣充分反應。

3.采用分度值更小的注射器能準確測出空氣中氧氣的體積，提高實驗的測量準確度。

科學需要不斷探索，敢于質疑、敢于實踐是推動科學進步的力量源泉，希望廣大中學生能在學習中勤于思考、勇于探索。