测定空气中氧气含量两种实验设计的辨析

河北省邯郸市汉光中学 李国军

河北省涉县鹿头中学 李树兵

测定空气中氧气含量的实验，科教版教材中是将空集气瓶分成5 等份，人教版教材中是在集气瓶中加少量水，将剩余容积分成5 等份，但是都利用了红磷燃烧消耗瓶内氧气产生内外压强差，通过进入水的体积反映空气中氧气的体积。为什么实验设计上会有所不同呢？

1.决定实验成败的细节：①装置气密性良好；②点燃红磷后立即插入集气瓶中；③燃料过量且生成物是固体；④实验完需冷却至室温。

既然五氧化二磷与水反应会放出有毒的腐蚀性烟气，那么在实验过程中，我们应该尽量避免将其与水接触。但是人教版教材中专门强调要有水，它的设计意图应该是吸收反应产生的热量，减小集气瓶内压强。而科教版教材的设计意图应当是避免其与水反应放出有毒气体。

1.科教版教材的实验设计虽然考虑了五氧化二磷与水反应生成有害气体的因素，但是最后也要进水。由于在密闭空间内，有害气体不会逸出，但是实验过程中要放热，气体膨胀会使集气瓶内压强增大，容易导致漏气，造成环境污染。

2.人教版教材的实验设计专门强调要有水，水的作用应当是吸热、减压。因为水的比热容较大，吸收相同热量时温度变化不大，不会使得瓶内压强过大。

不加水的实验设计容易造成瓶内压强过大，使得实验装置漏气，最终导致测量失败；而强调加水的实验设计能够避免因燃烧放热，温度升高过快，气体体积膨胀，导致压强急速增大而漏气。

细节决定成败，科学更是一个注重细节的过程，实验设计上的小小不同，会引起效果很大的不同，有时甚至会导致严重的后果，因此我们在教学中要培养学生关注实验细节的品质。在化学实验中很多地方都会用到水，如硫在氧气中燃烧实验集气瓶中的水起吸收二氧化硫的作用，保护大气；再如铁丝燃烧实验集气瓶中的水起降温作用，防止生成的高温物质直接落在瓶底，使瓶炸裂。