自制人体呼吸产生二氧化碳演示器

葛德新 王曙华

摘要：根据控制变量的原理，巧妙利用塑料单向阀门，自制对比实验装置，向等量的石灰水中分别通入等量的空气及呼出气体，根据石灰水变浑浊的程度来比较两种气体中二氧化碳含量，是对教材上对应实验的很好补充。

关键词：吸入空气；呼出气体；二氧化碳；石灰水；单向阀

文章编号：1008-0546（2022）02-0096-02中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.022

“对人体吸入空气与呼出气体的探究”是九年级化学实验教学中的一个重要的演示实验，是学生学习初中化学最先接触的实验之一，也是让学生学习如何将控制变量的原理应用于化学实验研究中的第一个对比实验。比较人体吸入空气与呼出气体中二氧化碳含量的实验，通常是用排水法收集好一瓶呼出气体，再准备另一等规格的空集气瓶，分别向两个瓶内滴入相同滴数的澄清石灰水，可见贮有空气的集气瓶中石灰水基本不变，而贮有呼出气体的集气瓶中石灰水明显变浑浊了，说明呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入空气中二氧化碳的含量。根据控制变量的原理，能不能向等量的石灰水中分别通入等量的空气及呼出气体，根据石灰水变浑浊的程度来比较两种气体中二氧化碳含量呢？

一、实验材料及药品

具支试管、单孔橡皮塞、塑料单向阀、塑料分流管、橡胶管、玻璃管、吹嘴、固定仪器用展示板、螺口塑料筒（300 mL）、带有固定螺丝的塑料穿板、新制澄清的石灰水。

1.课堂演示用装置

见图1。

2.学生实验用装置

见图2。

二、实验过程及现象

1.课堂演示用装置操作过程

（1）介绍装置，见图1，讲解并使学生理解单向阀的原理及气流方向（长管进气短管出气[1]）。

（2）通过吹嘴，吸气10秒钟，可见空气由左端长导管进入A试管内，A试管内的液体中有气泡冒出，气流再通过导管直接进入人体呼吸系统（见图3）。

（3）呼气10秒钟，可见呼出气体由右端长导管进入B试管内，B试管内的液体中有气泡冒出，气流再通过导管直接由A试管上端的分流管排出装置（见图4）。

（4）重复吸气和呼气（力度与时间基本一致），一会，可见A试管内的石灰水基本不变，而B试管内的石灰水明显变浑浊了，由此说明呼出气体中的二氧化碳含量比空气中的要高，也说明了人体呼吸产生了二氧化碳气体。

2.学生实验用装置操作过程

（1）介绍装置，见图2，讲解并使学生理解单向阀的原理及气流方向（长管进气短管出气）。

（2）吸气30 s（中途可换气），筒内的气压减小，外界空气只能由2号单向阀先进入石灰水中，再由3号单向阀进入人体呼吸糸统，30 s后，可见石灰水基本不变浑浊（见图5）。

（3）呼气30 s（中途可换气），呼出气体只能由4号单向阀进入石灰水中，再由1号单向阀排出装置，呼气过程中石灰水逐渐变浑浊，30 s后，可见石灰水明显变浑浊。由此说明，呼出气体中二氧化碳的含量高于吸入空气中二氧化碳的含量，也证明了人体呼吸作用产生了二氧化碳（见图6）。

三、實验创新意义

装置设计科学，操作简单，对比现象明显，安全，能方便学生进行学生实验操作，杜绝了师生在误操作时吸入石灰水的可能性（“人体呼吸产生二氧化碳演示器”已获实用新型专利证书，专利号： ZL202023179453.5）。

参考文献

[1]石云.塑料单向阀在化学实验教学中的应用[J].中小学实验与装备；2017（6）：36-38.