测定空气中氧气含量实验的改进

河北省涉县鹿头中学 李树兵 张树卫

【实验原型】教科版教材第二章第一节“测定空气中氧气含量”的实验原理：利用燃料的方法，可燃物燃烧消耗瓶内空气中的氧气，产生内外压强差，通过进入瓶内的水的体积，反映空气中氧气的含量。装置如图1所示。

图1

【操作细节】1.首先需要将燃烧匙中的红磷在酒精灯上加热到燃烧。

2.将燃烧匙快速插入集气瓶中，以防瓶内气体受热膨胀被挤出集气瓶。

3.塞紧瓶塞，防止漏气。

4.待反应完全后，装置冷却至室温时打开止水夹，观察烧杯中水进入集气瓶中的量，得出空气中氧气的含量。

【实验弊端】1.将燃烧匙中的红磷在酒精灯上加热至燃烧时，放出大量的热，会烫手且冒出大量的白烟，散发到空气中不但会造成人体伤害，还会对空气有污染，违背绿色化学的理念。

2.被点燃的燃烧匙中的红磷，要迅速插入集气瓶中，但由于瓶口较小，很容易碰到瓶子，使瓶子骤然受热而炸裂。

3.移动燃烧着的红磷的过程中很容易将红磷撒出烫伤身体或引起火灾。

【创新设计】鉴于该实验操作复杂、难以掌握，很容易引起实验结果不准确。因此，为了更好地开展实验教学，消除安全隐患，让学生在实验中感受化学的魅力，特对该实验的装置进行改进。

【方案一】如图2 所示装置，利用凸透镜对太阳光会聚将红磷点燃完成实验。该设计的优点有：

图2

1.不再用酒精灯加热，操作简单，没有点燃移动等环节，非常安全，还无空气污染。

2.在密闭环境下实验，减少了空气热胀逸出的影响，实验结果准确度大大提高。

3.在化学实验中应用物理学科中凸透镜对光线的会聚作用提高温度，实现了不同学科之间的知识渗透，可以提高学生的学科素养。

【方案二】如图3 所示装置，由注射器、铜丝、玻璃管和酒精灯组成。

图3

原理：加热铜丝，铜丝与氧气反应，消耗玻璃管内氧气，压强减小，大气压将注射器活塞推入，测出消耗氧气的体积。

优点：测量准确，伴随有明显的化学现象：铜丝由红色变为黑色。

注意事项：1.管中的铜丝要足量，保证能消耗完管中氧气。

2.反应过程中来回推动活塞，让管内氧气充分反应。

3.采用分度值更小的注射器能准确测出空气中氧气的体积，提高实验的测量准确度。

科学需要不断探索，敢于质疑、敢于实践是推动科学进步的力量源泉，希望广大中学生能在学习中勤于思考、勇于探索。