空气组成测定实验的改进
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇空气组成测定实验的改进范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：针对初三《化学》中“空气中氧气体积含量的测定”实验存在的不足进行了改进，并对改进后设计的实验进行反思。
关键词：氧气含量测定; 实验改进; 反思
文章编号：1005－6629(2009)03－0015－03中图分类号：G633.8文献标识码：C
1 问题的提出
沪教版九年级《化学》（2004年5月第二版）上册第27页图2-1（如图1）“空气中氧气体积含量的测定”实验，其原理是通过燃着的红磷伸入广口瓶中密闭燃烧的方法测定空气中氧气的含量。该实验特别强调装置的气密性、红磷用量、冷却到室温后才能打开止水夹等因素，但除此之外在实际操作中，还存在下列问题：用酒精灯点燃红磷时，不可避免有少量五氧化二磷污染环境；导管中存有空气；将盛有燃着的红磷的燃烧匙伸入到集气瓶时易产生少量热空气外逸；有时为了追求燃烧匙伸入到集气瓶中的速度，还会出现火焰熄灭、停止燃烧的现象。
为了进一步完善教材中的实验方案，提高实验的科学性、准确性，笔者对此实验进行了改进探究，借鉴同行们一些好的做法和想法，现列举如下4种改进方法，并反思其中的优点与不足，旨在能“抛砖引玉”。
2 实验改进
2．1改进点燃手段
（1）案例一：水浴引燃法
如图2所示，将教材中带有刻度的集气瓶改为锥形瓶，烧杯改为注射器，红磷改为白磷。实验前先将锥形瓶中装满水，用量筒测量出锥形瓶的容积，再将白磷放入干燥的锥形瓶中，夹紧止水夹，注射器中盛放一定量的红墨水，水浴加热锥形瓶，待白磷燃烧熄灭后冷却至室温，打开止水夹，读出注射器内红墨水减少的体积数。
该装置的优点有：①避免了锥形瓶中空气受热膨胀在密闭前外逸；②白磷在密闭的环境中点燃，无污染。但也存在不足：导管内存有空气，影响实验测定的准确性。
（2）案例二：电热引燃法
如图3所示，将用酒精灯加热改为电源加热，通过测量a、b、c三个数据得出结论。实验前先在集气瓶里装进a体积的水，燃烧匙里放一块白磷，将导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中（注：集气瓶内的长导管伸到瓶底）。接通电源片刻，观察到白磷立即着火燃烧，关闭电源，观察到产生大量白烟，同时放出大量的热。待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失，待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b（整个集气瓶的体积是c）。
该装置的优点有：①白磷在密闭容器中点燃，不会造成污染环境；②避免了集气瓶中空气受热膨胀在密闭前外逸；③用电源引燃比较方便；④集气瓶冷却速度较快，可节省实验时间。但存在的不足是：①导管内仍存有空气，影响实验的准确性；②难以精确测量a、b、c三个数值。
2．2排除导管空气
（1）案例一：引入注射器
如图4所示，在图2方法的基础上，将注射器改为装有100mL水的量筒，锥形瓶改为集气瓶，单孔瓶塞改为双孔瓶塞。实验前先塞紧瓶塞，打开止水夹k1、k2，稍稍拉动注射器的栓塞，使得右侧的导管里充满水，然后关闭k1、k2。打开瓶塞，将吸进集气瓶中的水倒入量筒中，将燃烧匙内装有足量的白磷。引燃白磷，待白磷燃烧熄灭后冷却至室温，打开止水夹k2，读出量筒内剩余水的体积数。
该装置的优点有：①排除了右侧导管内存有的空气，精确程度相对稍高一些；②避免了集气瓶中空气受热膨胀在密闭前外逸；③白磷在密闭的环境中点燃，无污染。存在的不足是：左侧连接注射器的导管内仍存有空气，影响实验的准确性。
（2）案例二：引用吸滤瓶
将集气瓶改为吸滤瓶(如图5)，在吸滤瓶的支管上连接注射器。实验前先在量筒里装有100mL的水，打开止水夹k1、k2，稍稍拉动注射器的栓塞，使得右侧的导管里充满水，然后关闭k1、k2。打开瓶塞，把吸进吸滤瓶中的水倒入量筒中，在燃烧匙内放入过量的红磷，再放入1颗黄豆粒大的白磷，用白磷引燃红磷。待红磷燃烧熄灭后冷却至室温，打开止水夹k2，读出量筒内剩余水的体积数。
该装置的优点有：①吸滤瓶内的气体不会因受热膨胀而逸出；②排除了导管内存有的空气，提高了实验的准确性；③红磷在密闭容器中引燃，不会造成污染环境。存在的不足是：右侧的导管里充满水后打开瓶塞时，操作上不太方便。
3 讨论与反思
化学实验的改进是一项长期、艰巨而具有深远意义的工程，其中有许多方面值得探究和挖掘。实验改进不可能有一个固定的模式，我们只要做一个有心人，把平时教学过程中针对某一实验问题的突发灵感或巧妙构想进行日积月累，就逐渐会从实验操作者变为实验创新者。一个实验完美无缺的改进方案是极少见的，尽管我们花费了很多心血和努力，缺陷或不足仍然在所难免。如：空气组成的探究实验在中学化学实验教学中，经历了从简单定量到精确定量的过程，研究的主要焦点是：药品使用、点燃方式探讨、导管中空气的排除等。由于受到诸多条件的制约，无论从哪方面改，得到结论的精确程度也只能是相对的，改进后的任何一套方案也许是“仁者见仁，智者见智”。像关于白磷代替红磷的问题，白磷虽然着火点低，易引燃，但白磷有剧毒。还有的改进方案中设想，用木炭代替红磷，将水改为氢氧化钠溶液，但实际的情况也很复杂，木炭块的大小、加热燃烧的程度等都是影响实验结果的因素，并且木炭在密闭的容器中燃烧，不仅很难将氧气耗尽，而且还会产生少量的一氧化碳气体。所以我们从实验改进中跳出来看，不难发现，追求改进的“过程”比获得精确的结论更为重要，实验改进经历了思考、探究、创新的过程，从本质上说是一种追求学生化学素养提升的过程，从实验教学的另一个纬度锻炼了学生的思维能力，促进了学生的有意义学习，这正是我们今天倡导化学实验改进的精髓所在。