氧气与空气密度大小的比较探究

河北省隆化县教师发展中心 荣凤贤

气体的密度是气体的重要物理性质之一。现行初中化学教材（以2012版人教版教材为例）中，对氧气的密度是这样描述的：标准状况下，氧气的密度是1.429 g/L，比空气的密度（1.293 g/L）略大。

【提出问题】标准状况下，如何证明氧气的密度比空气的密度大呢？

【设计实验】根据氧气能够使带火星的木条复燃这一性质，设计一组对比实验，分别将装满氧气的容器口向上和向下放置，用带火星的木条多次试验，根据木条复燃情况，验证氧气密度与空气密度的大小。如果容器口向下比容器口向上气体散逸得快，那么氧气密度就比空气密度大。

【实验方案】用排水法将体积相同的两支试管收集满氧气，然后分别将管口向上和向下敞口放置。每隔三秒用带火星的木条试验一次，观察比较带火星木条的复燃情况。

【实验仪器】制取氧气的实验装置和药品、规格相同的试管两支、火柴、木条。

【进行实验】实验1：试管口向上试验带火星木条的复燃情况

（1）用排水法将1 号试管收集满氧气，用拇指堵住试管口，见图1。

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

（2）移开拇指，将试管口敞口向上，开始计时，每隔三秒将带火星的木条放在试管口进行一次试验，见图2。观察木条的复燃情况，并记录实验现象。

实验2：试管口向下试验带火星木条的复燃情况

（1）用排水法将2 号试管收集满氧气，用拇指堵住试管口，见图5。

（2）移开拇指，将试管口敞口向下，开始计时，每隔三秒将带火星的木条放在试管口进行一次试验，见图6。观察木条复燃情况。

【实验记录】（见下表）

【实验现象分析】实验1中用带火星的木条试验五次，木条均复燃，说明1 号试管内氧气几乎没有散逸。实验2中用带火星的木条试验五次，前四次木条均复燃，而第五次木条不复燃，出现图8 和图9所示的情况（带火星的木条在试管口不复燃，而伸进试管内才复燃），说明2 号试管内氧气有部分散逸。实验1 和实验2 对比可知：试管口向上放置比试管口向下放置氧气散逸慢。

【实验结论】氧气密度比空气密度略大。