自制人體呼吸產生二氧化碳演示器

葛德新 王曙華

摘要：根據控制變量的原理，巧妙利用塑料單向閥門，自制對比實驗裝置，向等量的石灰水中分別通入等量的空氣及呼出氣體，根據石灰水變渾濁的程度來比較兩種氣體中二氧化碳含量，是對教材上對應實驗的很好補充。

關鍵詞：吸入空氣；呼出氣體；二氧化碳；石灰水；單向閥

文章編號：1008-0546（2022）02-0096-02中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.022

“對人體吸入空氣與呼出氣體的探究”是九年級化學實驗教學中的一個重要的演示實驗，是學生學習初中化學最先接觸的實驗之一，也是讓學生學習如何將控制變量的原理應用于化學實驗研究中的第一個對比實驗。比較人體吸入空氣與呼出氣體中二氧化碳含量的實驗，通常是用排水法收集好一瓶呼出氣體，再準備另一等規格的空集氣瓶，分別向兩個瓶內滴入相同滴數的澄清石灰水，可見貯有空氣的集氣瓶中石灰水基本不變，而貯有呼出氣體的集氣瓶中石灰水明顯變渾濁了，說明呼出氣體中二氧化碳的含量高于吸入空氣中二氧化碳的含量。根據控制變量的原理，能不能向等量的石灰水中分別通入等量的空氣及呼出氣體，根據石灰水變渾濁的程度來比較兩種氣體中二氧化碳含量呢？

一、實驗材料及藥品

具支試管、單孔橡皮塞、塑料單向閥、塑料分流管、橡膠管、玻璃管、吹嘴、固定儀器用展示板、螺口塑料筒（300 mL）、帶有固定螺絲的塑料穿板、新制澄清的石灰水。

1.課堂演示用裝置

見圖1。

2.學生實驗用裝置

見圖2。

二、實驗過程及現象

1.課堂演示用裝置操作過程

（1）介紹裝置，見圖1，講解并使學生理解單向閥的原理及氣流方向（長管進氣短管出氣[1]）。

（2）通過吹嘴，吸氣10秒鐘，可見空氣由左端長導管進入A試管內，A試管內的液體中有氣泡冒出，氣流再通過導管直接進入人體呼吸系統（見圖3）。

（3）呼氣10秒鐘，可見呼出氣體由右端長導管進入B試管內，B試管內的液體中有氣泡冒出，氣流再通過導管直接由A試管上端的分流管排出裝置（見圖4）。

（4）重復吸氣和呼氣（力度與時間基本一致），一會，可見A試管內的石灰水基本不變，而B試管內的石灰水明顯變渾濁了，由此說明呼出氣體中的二氧化碳含量比空氣中的要高，也說明了人體呼吸產生了二氧化碳氣體。

2.學生實驗用裝置操作過程

（1）介紹裝置，見圖2，講解并使學生理解單向閥的原理及氣流方向（長管進氣短管出氣）。

（2）吸氣30 s（中途可換氣），筒內的氣壓減小，外界空氣只能由2號單向閥先進入石灰水中，再由3號單向閥進入人體呼吸糸統，30 s后，可見石灰水基本不變渾濁（見圖5）。

（3）呼氣30 s（中途可換氣），呼出氣體只能由4號單向閥進入石灰水中，再由1號單向閥排出裝置，呼氣過程中石灰水逐漸變渾濁，30 s后，可見石灰水明顯變渾濁。由此說明，呼出氣體中二氧化碳的含量高于吸入空氣中二氧化碳的含量，也證明了人體呼吸作用產生了二氧化碳（見圖6）。

三、實驗創新意義

裝置設計科學，操作簡單，對比現象明顯，安全，能方便學生進行學生實驗操作，杜絕了師生在誤操作時吸入石灰水的可能性（“人體呼吸產生二氧化碳演示器”已獲實用新型專利證書，專利號： ZL202023179453.5）。

參考文獻

[1]石云.塑料單向閥在化學實驗教學中的應用[J].中小學實驗與裝備；2017（6）：36-38.