测定带火星木条复燃的氧气浓度的实验改进

姜小争

测定带火星木条复燃的氧气浓度的实验改进

姜小争

（南通市第一初级中学 江苏 南通 226000）

带火星木条复燃的瞬间容器内温度骤升，运用数字化探究仪器氧气浓度探头、温度探头于实验中，温度探头会采集到温度突变的数据，此刻氧气浓度探头采集到的数据即为带火星木条复燃的氧气浓度。

数字化实验;操作简单;数据准确;可行性强;实验探究

化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。化学实验特有的生动性，会使初中学生很感兴趣，但只是层次较低的感知兴趣和操作兴趣，况且初中的学生实验并不多，再加上越来越多的书面习题，他们逐渐感到枯燥乏味，也渐渐丧失了学习化学的热情。因此我尝试从习题中找寻实验点，优化设计实验方案并改进，使实验教学与探究学习相结合，充分发挥实验的探究功能，让学生获得知识，学到技能，受到科学方法、科学思维的训练，养成科学精神。

一、实验改进的设计意图

我改进的实验“测定带火星木条复燃的氧气浓度”就来自学生作业中的一道习题：某兴趣小组同学将带火星的木条伸入到收集满氧气的集气瓶内，木条复燃，拿出木条，盖好集气瓶。过一会儿，再用带火星的木条伸入瓶内，木条仍然复燃。重复以上操作，直到木条不再复燃。据此现象 你能得到的结论是 ______________。

（答案：带火星的木条复燃与氧气浓度有关）。“只有纯氧才能使带火星的木条复燃，木条不复燃就没有氧气”，学生初学化学往往会这样想，为帮助他们走出误区，我想通过实验测出带火星木条复燃的氧气浓度，让学生体验到只要氧气达到一定浓度，带火星的木条就会复燃的事实。

二、实验改进的过程

1.按照以往的实验方法进行实验（“中值法”）

第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水，用排水法收集氧气。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象，在第一组实验的基础上又做了第二组，二组实验的数据和现象见下表。

表1 实验数据和现象

再根据：集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×21%，当收集的氧气占容积的体积分数为35%时，可使带火星的木条复燃，即可求得集气瓶中氧气体积分数约为49%。

尽管上述方法可以粗略测出带火星木条复燃时氧气浓度，但步骤过于繁琐，操作不便，于是我将数字化实验探测仪器应用于改进后的实验，步骤简单，操作方便，现象直观，获得的数据清晰、准确。

2.改进后的实验

图1 实验装置

利用这套装置，先将氧气浓度探头、温度探头和带火星的木条放入瓶中，再往瓶中通氧气，氧气探头采集数据反映出氧气浓度的改变，带火星木条复燃时的瞬间就会放出大量的热，此时温度探头就会采集到温度骤升的数据，与之对应的同一时刻氧气浓度探头采集到的数据即为带火星木条复燃的氧气浓度。

图2 实验曲线

3.实验操作时的注意点

为使通入的氧气尽量和瓶中气体混合均匀，需要控制进入瓶中的氧气流量不能太快，也可先通入浓硫酸，不仅可以使气泡均匀地泛入到瓶中，还干燥了进入的氧气，便于木条复燃；带火星木条需和氧气浓度探头放在同一水平位上，便于数据采集的准确；观察到带火星木条复燃后及时熄灭火焰，避免对瓶内仪器的损坏。

三、实验改进后的反思

1.该实验获取氧气浓度的方法一改过去使用的“中值法”，借助数字化实验，简化了操作过程，数据更加精准，可行性较强。

2.借助温度探头同时采集数据，可以避免仅凭肉眼观察木条复燃的时间点与氧气浓度采集的数据不同步，致使数据产生偏差。

3.瓶中木条一旦复燃，由于氧气浓度较大，就会越烧越旺，不及时处理，就会出现烧毁探头的后果，所以要及时做好“消防”准备，即在氧气浓度探头周围裹一层湿纱布，即便碰到少许火焰，由于热量被吸收，也不会引燃。

4.通过多次实验测定，发现木条的粗细不一、干湿不同等都会影响所测数据，于是可引导学生自己动手测出不同木条复燃的氧气浓度，甚至测出带火星不同材质复燃的氧气浓度，如线香、竹签等，充分调动了学生的积极性，从而对化学学习产生极大的兴趣。

5.由于实验容器中的活动较多，通氧气、出空气、伸探头（2枚）、点木条，这就要求容器的容积要大一些，实验室中没有大容积、大口径的集气瓶，于是就用生活中的玻璃瓶代替，用热熔的方法在瓶盖上开口，插入探头和导管，虽然简陋，但在整个处理过程中，也大大提高了自己的动手能力，享受了创作的乐趣。

通过实验改进将化学基础实验进行延伸，从而探究更深层的知识，在探究过程中引导学生们常用实验的研究技巧，在提高实验课程教学效果的同时，也提高了学生实验探究的能力和学习素质。

1008-0546（2017）10-0092-02

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.032