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摘 要：沪教版九年级化学第一章设置了空气中氧气体积分数的测定实验，该实验存在选择器材困难、装置容易漏气、实验耗时较长、造成环境污染等不足，为此特设计一套替代实验装置，既可有效完成实验，也能避免前述不足。
关键词：空气中氧气体积分数的测定；演示实验；不足；改进
一、 原实验说明
沪教版九年级化学第一章設置了空气中氧气体积分数的测定实验，这是初中化学的一个重要演示实验。该实验装置的原理是将红磷放在集气瓶中和氧气一起燃烧生成固体物质（P2O5），而不产生气体物质。反应完毕，待装置冷却到室温后，利用集气瓶内外压强差使烧杯中的水通过导管进入集气瓶，最终进入到集气瓶内水的体积（V1）与集气瓶的容积（V2）之比就是空气中氧气的体积含量。
（一） 该实验的好处
在该实验中，学生既能直接体会到仪器的连接情况，还能有效利物理中的气压知识和数学中的等量知识确定，进入集气瓶的水的体积就是集气瓶中被消耗的氧气的体积。
（二） 该实验的不足
1. 选择器材困难。做此实验室时，用到的主要器材是燃烧勺、橡皮塞、导管、集气瓶等。我们在利用这些仪器组装做实验时，橡皮塞与集气瓶的连接就非常困难。通常实验室中的集气瓶有60mL、125mL和250mL几种类型，而橡皮塞是0-10号规格的橡皮塞，连接时很难找到口径相匹配的集气瓶和橡皮塞。
2. 装置容易漏气。在本实验中，所涉及的器材之间的连接较多（如橡皮塞与集气瓶瓶口的连接、导气管与橡皮塞的连接、燃烧勺与橡皮塞的连接等）。如果连接不紧密，就会导致装置漏气，出现实验误差。同时，在红磷燃烧时，如瓶内空气体积膨胀产生的压力也会使瓶塞冲出，导致实验失败。
3. 实验耗时太长。实验时，由于集气瓶容积大，含氧多，消耗的红磷量大，燃烧产生的热量多，集气瓶冷却到室温时需要较长时间。
4. 会造成环境污染。利用该装置做实验，我们只能在集气瓶外把红磷引燃后，再放入到集气瓶中进行实验。红磷在瓶外燃烧时，产生的有害物质
（P2O5）散失到空气中，会造成环境污染。
二、 原实验的创新及意义
原实验在装置设计上，有些因素会导致实验误差，为解决这个问题，特设计一套装置取代原实验装置，它更适合教师进行演示实验。整个装置更简单，更便于操控，实验效果更好，耗时更短。
（一） 所需实验器材
具支试管（甲）和普通试管（乙）各一支、单孔橡皮塞、玻璃管、乳胶管、小夹子2个、带铁夹的铁架台、烧杯（250mL）、火柴、酒精灯、小风扇、火柴、镊子、小气球、白磷、CuSO4溶液、吸水纸（可用滤纸代替）、火柴、清洁纸、污物杯。
（二） 实验仪器装置图
（三） 实验操作
1. 在具支试管的小支管上套上小气球，塞紧带导管的塞子，用小夹子夹紧小气球，检查装置气密性。
2. 取下第1步中带导管的塞子，塞紧普通试管，检查装置气密性。并固定在铁架台上，用酒精灯稍加热试管，运用压强原理在导管中注满CuSO4溶液，用夹子夹紧乳胶管。取下塞子和试管。
3. 做好具支试管容积5等分标记，打开气球上的夹子，取足量的白磷放入具支试管底部，塞紧橡皮塞，将具支试管横放固定在铁架台上（图2）。
4. 点燃酒精灯，用酒精灯在试管底部稍微加热，约在55℃时白磷开始燃烧，产生大量的白烟（生成的P2O5固体小颗粒），在具支试管狭小的空间中，氧气很快被消耗掉。
5. 待反应结束，装置完全冷却后，将具支试管竖向固定在铁架台上（图3），再把导管放进装有蓝色CuSO4溶液的烧杯中。
6. 打开乳胶管上的小夹子，蓝色CuSO4溶液进入具支试管中，并在尖嘴管口形成美丽的蓝色喷泉。最终进入导管内的蓝色液体体积与具支试管内的蓝色液体体积之和约为具支试管容积的1/5。
（四） 实验创新点及其意义
1. 使用具支试管取代集气瓶，白磷取代红磷。取材方便，便于连接，缩短了反应时间和冷却的时间。为老师上课赢得时效。
2. 在小支管处绑上气球。可以缓解管内因燃烧产生的压力，预防塞子被冲出的危险。
3. 确保了燃烧始终在一个密闭系统中进行，减小了实验误差，排除了红磷在引燃过程中带来的环境污染，实现教学过程的绿色化。
4. 用蓝色CuSO4溶液取代水，视觉现象明显，对比性强。另外，CuSO4溶液还可以吸收反应后具支试管中存在的白磷蒸气（有毒）。5. 玻璃导管伸入到具支试管中的一段烧制成尖嘴，当具支试管冷却到室温时，控制好小夹子的张合度，可以让蓝色CuSO4溶液在空气压力的作用下从烧杯倒流回具支试管时，在尖嘴管管口会形成蓝色的喷泉，实现实验的趣味性，激发了学生学习化学的热情。
三、 本创新装置提示
1. 本创新装置只适合教师进行演示实验，不宜学生动手实验。因为本实验所使用到的白磷属自燃物和有毒物，若学生操作当，容易引起白磷自燃或者导致学生中毒，出现安全事故。
2. 本实验在引燃白磷之前，应利用气压原理在导管中注满CuSO4溶液。否则，最终进入到具支试管中的液体体积会小于试管容积的1/5，直观效果不够好。
作者简介：姜鹏，贵州省遵义市，贵州省遵义市播州区乐山镇中学。
关键词：空气中氧气体积分数的测定；演示实验；不足；改进
一、 原实验说明
沪教版九年级化学第一章設置了空气中氧气体积分数的测定实验，这是初中化学的一个重要演示实验。该实验装置的原理是将红磷放在集气瓶中和氧气一起燃烧生成固体物质（P2O5），而不产生气体物质。反应完毕，待装置冷却到室温后，利用集气瓶内外压强差使烧杯中的水通过导管进入集气瓶，最终进入到集气瓶内水的体积（V1）与集气瓶的容积（V2）之比就是空气中氧气的体积含量。
（一） 该实验的好处
在该实验中，学生既能直接体会到仪器的连接情况，还能有效利物理中的气压知识和数学中的等量知识确定，进入集气瓶的水的体积就是集气瓶中被消耗的氧气的体积。
（二） 该实验的不足
1. 选择器材困难。做此实验室时，用到的主要器材是燃烧勺、橡皮塞、导管、集气瓶等。我们在利用这些仪器组装做实验时，橡皮塞与集气瓶的连接就非常困难。通常实验室中的集气瓶有60mL、125mL和250mL几种类型，而橡皮塞是0-10号规格的橡皮塞，连接时很难找到口径相匹配的集气瓶和橡皮塞。
2. 装置容易漏气。在本实验中，所涉及的器材之间的连接较多（如橡皮塞与集气瓶瓶口的连接、导气管与橡皮塞的连接、燃烧勺与橡皮塞的连接等）。如果连接不紧密，就会导致装置漏气，出现实验误差。同时，在红磷燃烧时，如瓶内空气体积膨胀产生的压力也会使瓶塞冲出，导致实验失败。
3. 实验耗时太长。实验时，由于集气瓶容积大，含氧多，消耗的红磷量大，燃烧产生的热量多，集气瓶冷却到室温时需要较长时间。
4. 会造成环境污染。利用该装置做实验，我们只能在集气瓶外把红磷引燃后，再放入到集气瓶中进行实验。红磷在瓶外燃烧时，产生的有害物质
（P2O5）散失到空气中，会造成环境污染。
二、 原实验的创新及意义
原实验在装置设计上，有些因素会导致实验误差，为解决这个问题，特设计一套装置取代原实验装置，它更适合教师进行演示实验。整个装置更简单，更便于操控，实验效果更好，耗时更短。
（一） 所需实验器材
具支试管（甲）和普通试管（乙）各一支、单孔橡皮塞、玻璃管、乳胶管、小夹子2个、带铁夹的铁架台、烧杯（250mL）、火柴、酒精灯、小风扇、火柴、镊子、小气球、白磷、CuSO4溶液、吸水纸（可用滤纸代替）、火柴、清洁纸、污物杯。
（二） 实验仪器装置图
（三） 实验操作
1. 在具支试管的小支管上套上小气球，塞紧带导管的塞子，用小夹子夹紧小气球，检查装置气密性。
2. 取下第1步中带导管的塞子，塞紧普通试管，检查装置气密性。并固定在铁架台上，用酒精灯稍加热试管，运用压强原理在导管中注满CuSO4溶液，用夹子夹紧乳胶管。取下塞子和试管。
3. 做好具支试管容积5等分标记，打开气球上的夹子，取足量的白磷放入具支试管底部，塞紧橡皮塞，将具支试管横放固定在铁架台上（图2）。
4. 点燃酒精灯，用酒精灯在试管底部稍微加热，约在55℃时白磷开始燃烧，产生大量的白烟（生成的P2O5固体小颗粒），在具支试管狭小的空间中，氧气很快被消耗掉。
5. 待反应结束，装置完全冷却后，将具支试管竖向固定在铁架台上（图3），再把导管放进装有蓝色CuSO4溶液的烧杯中。
6. 打开乳胶管上的小夹子，蓝色CuSO4溶液进入具支试管中，并在尖嘴管口形成美丽的蓝色喷泉。最终进入导管内的蓝色液体体积与具支试管内的蓝色液体体积之和约为具支试管容积的1/5。
（四） 实验创新点及其意义
1. 使用具支试管取代集气瓶，白磷取代红磷。取材方便，便于连接，缩短了反应时间和冷却的时间。为老师上课赢得时效。
2. 在小支管处绑上气球。可以缓解管内因燃烧产生的压力，预防塞子被冲出的危险。
3. 确保了燃烧始终在一个密闭系统中进行，减小了实验误差，排除了红磷在引燃过程中带来的环境污染，实现教学过程的绿色化。
4. 用蓝色CuSO4溶液取代水，视觉现象明显，对比性强。另外，CuSO4溶液还可以吸收反应后具支试管中存在的白磷蒸气（有毒）。5. 玻璃导管伸入到具支试管中的一段烧制成尖嘴，当具支试管冷却到室温时，控制好小夹子的张合度，可以让蓝色CuSO4溶液在空气压力的作用下从烧杯倒流回具支试管时，在尖嘴管管口会形成蓝色的喷泉，实现实验的趣味性，激发了学生学习化学的热情。
三、 本创新装置提示
1. 本创新装置只适合教师进行演示实验，不宜学生动手实验。因为本实验所使用到的白磷属自燃物和有毒物，若学生操作当，容易引起白磷自燃或者导致学生中毒，出现安全事故。
2. 本实验在引燃白磷之前，应利用气压原理在导管中注满CuSO4溶液。否则，最终进入到具支试管中的液体体积会小于试管容积的1/5，直观效果不够好。
作者简介：姜鹏，贵州省遵义市，贵州省遵义市播州区乐山镇中学。