“空气中氧气的含量测定”实验创新

湖北省阳新县经济开发区五一学校(435205) 汪水芳

“空气中氧气的含量测定”选自人教版9年级化学上册第二单元“我们周围的空气”中的内容。教材中从学生熟悉的空气自然地过渡到氧气等要学习的知识，使学生初步掌握科学探究的方法。学生对空气有感性认识，但缺乏实验定量分析。因此，笔者先通过自创的课前小实验让学生明白实验原理，即容器中减少气体的体积等于上升水的体积。然后通过对课本实验的剖析，与学生共同进行实验创新。

1 实验导入——便于理解实验和进行实验创新

学生对于课本中“水为什么上升”这个知识点理解不深，于是笔者设计了一个课前实验，便于学生理解，同时对于后面的创新实验设计具有启发作用。

课前实验：用注射器抽取密闭注射液瓶中的部分气体，并记录气体体积，然后把注射液瓶倒扣在水中，水面上升，将注射液瓶中的水倒入量筒中读出体积，将两次体积进行比较。

2 剖析经典——直击现实困惑

根据拉瓦锡实验，人们设计出了一套经典的实验装置图，教师播放实验视频，引导学生观察实验现象，分析得出实验结论。当学生要求教师安排实验时，笔者话锋一转，开始剖析：①红磷在瓶外引燃易产生大量的有毒物质(污染大)；②燃烧匙伸入集气瓶中需要时间，瓶内空气不可避免地外漏，增大了实验的误差；③集气瓶上的刻度是贴上去的，数据不精确、不可靠；④弹簧夹太松易漏气，夹太紧又很费力；⑤玻璃管内需注满水；⑥橡胶塞打孔难，耗时又费力。正当学生疑惑不解之时，笔者展示出改装实验装置图(见图1)，引导学生进行对比分析。学生发现这3套装置都解决了实验中的污染问题，但是第1套装置中的太阳光在实验室中难以保证，第2套装置中空气的总体积难以准确测量，第3套装置中玻璃管上的刻度不好划定。

图1 改进实验装置图

3 交流探讨——共同创新设计

教师与学生通过探究设计出如下实验装置(见图2)，制作过程：剪去输液管中的一半，将它与注射器的针筒相连，把输液管上的针头直接插入橡胶塞，连通好试管，固定在铁架台上。这套装置相比于课本的装置有以下优点：①针筒上的刻度比烧杯上的刻度要清晰准确；②输液管比橡胶管经久耐用；③调节阀比止水夹更灵活；④直接用输液管上的针头，避免了打孔的麻烦；⑤用大试管代替集气瓶，可以直接加热试管，不用在空气中点燃红磷。

图2 创新设计实验装置图

实验操作过程：将硫酸铜溶液注入针筒内(为了更好地吸收生成的五氧化二磷和残留的白磷)，推动注射器活塞使输液管内注满液体，固定在铁架台上。试管中装入适宜白磷，塞上塞子，用酒精灯给试管加热，试管内的白磷很快燃烧起来。待试管冷却后，打开调节阀，可以看到液体像喷泉似地涌入试管中，针筒内的液面不断下降。

实验结束，对学生分组实验结果进行汇总，发现有一组学生实验的数据存在异常，经组长反映，原来是该组学生还没等试管冷却就迫不及待的打开调节阀导致的。最后，经过学生归纳总结得出结论：氧气体积约占空气体积的1/5。