测定空气成分实验中若干问题的探究

2017-09-14潘金龙

中小学实验与装备 2017年4期

关键词：红磷气瓶灯泡

潘金龙

中学化学研究性学习是学生学习化学知识、培养创新精神和实践能力的重要途径。近几年来，笔者在初中化学课堂教学实践中就此专题进行了一些探索，现以测定空气成分的实验（演示实验）为例进行探究。

1由一次“失败”实验引出的讨论

在一次化学课上，笔者做完“测定空气成分”的演示实验并讲解完相关内容后，请一位学生将实验重做一次。学生实验后发现，集气瓶内水面上升的高度远远小于集气瓶内空气体积的1/5。笔者抓住这个机会，让学生积极思考，分析实验“失败”的原因。

2研究过程

2.1原因分析

（1）经过思考讨论之后，学生分析出了如下可能的原因：①红磷的量不足，使得集气瓶内的氧气没有消耗完，气体减少的体积小于空气体积的1/5；②装置气密性不好（如橡皮塞没有塞紧等），导致外界的氧气进入钟罩内；③测量体积时的温度没有恢复到原来的温度，由于红磷燃烧要放出热量，使集气瓶内的气体温度高于室温，剩余气体处于膨胀状态。

（2）在讨论的过程中，有的学生还分析出了下列可能的原因：①水槽内的水太少，上升不到所需的高度；②红磷燃烧产生的白烟没有完全消散，占据了一定的体积；③集气瓶的刻度不准；④燃烧匙伸得太长，使得水面上升到一定高度后将红磷淹没，无法继续燃烧；⑤气压偏低；⑥读数时仰视读数。虽然这些情况出现的可能性不大，但笔者还是予以了肯定。

2.2知识延伸

在分析完原因后，笔者又提出了以下几个问题（这些问题在后面的学习过程中给学生一一作了解答），作为一种激趣手段。

（1）燃烧的药品红磷能否用木炭、硫磺、蜡烛、铁丝、镁带等物品代替？

解答：不能。

原因如下：①木炭、硫磺、蜡烛在燃烧时尽管消耗了氧气，但同时会生成新的气体，如二氧化碳、二氧化硫等，补充了空气减少的部分；②铁丝虽然在氧气中能够燃烧，但在空气中却不能燃烧；③镁带虽然与氧气反应生成氧化镁固体，但它同时也会和空气中的氮气反应生成氮化镁固体而使气体减少的体积偏多。

（2）要除去密闭容器内空气中的氧气，得到较纯净的氮气，最好是用燃烧何种物质的方法？

解答：当然是燃烧红磷。

（3）家用电灯泡内的玻璃柱上的一点暗红色物体是什么？

解答：为了防止灯泡内的钨丝被氧气氧化，常常要把灯泡内的氧气除尽，在灯泡内的玻璃柱上涂一点红磷可以将残留在灯泡内的氧气消耗掉，以延长灯泡的使用寿命。

2.3提出假設

最后，笔者又提出了以下几点假设，鼓励学生利用课外时间分组讨论、阅读课外数据、上网查阅资料等多种方式继续进行研究。

（1）课本上的实验方法是不是唯一的方法？可不可以用其他的方法来研究空气的组成？