对探究空气成分实验的思考与改进

2019-09-28 09:50陆益锋
儿童大世界 2019年9期
关键词:橡皮塞电阻丝红磷

陆益锋

(慈溪市宗汉锦纶初级中学,浙江 宁波315301)

(图1)

华师大版(2012)七年级科学下册P52,第二章第2节《空气的成分》中“探究空气的成分实验”(如图1),在实际的操作过程中发现该实验存在以下缺陷:(1)集气瓶的容积很难平分成5等份,会影响实验结果;(2)红磷在酒精灯火焰上点燃,产生有毒物质P2O5会污染大气及威胁到实验者与观察者;(3)将点燃的红磷送入集气瓶的过程中,会使一部分瓶内的空气逸出,影响实验结果的可靠性和说服力;(4)要立即塞紧橡皮塞,装置的气密性可能很难保证;(5)导管中空气等打开止水夹时会被压入瓶内,会导致测量结果变小;(6)因为要等冷却后,再打开止水夹,试验时间长;(7)当烧杯中的水不再沿导管进入瓶中时,导管内会存在一段水柱,这样会使瓶内剩余气体的压强小于燃烧前瓶内空气压强(等于外界大气压),即剩余空气处于膨胀状态,使测量结果变小;(8)整个实验的可视度、观赏性与震撼程度稍欠火候。

为此,针对实验中碰到的问题,我通过查阅大量资料与反复试验后做了以下改进:(1)采用针筒内水量的变化与原等份法一起测量,增强说服力;(2)点燃方式改为“电阻丝通电的内引燃”这样避免了有毒的P2O5飘散到空气中,同时也避免了瓶内的空气跑出和保障了装置的气密性;(3)实验开始前,在导管中灌满水,避免原导管中空气对实验的影响;(4)在瓶底上方放一团湿棉球,起到冷却作用,进而缩短了实验的时间;(5)冷却后打开止水夹,当水不再进入瓶内时,将针筒升到一定高度,使针筒内液面与集气瓶内液面相平。即使燃烧前后的瓶内气压不变。(6)集气瓶倒置的状态下,用红墨水染色后的水能形成喷泉现象,易于观察,增加可视度。

一、实验的原理

磷燃烧消耗瓶内氧气,生成白色固体,冷却后瓶内压强小于外界大气压时会产生压力差,促使液体流入容器内,及体现了等效替代的科学方法。

二、实验器材与实物图(如图2)

红磷、药匙、烧杯、铁架台、铁夹、集气瓶、橡皮塞、滴管、针筒、红墨水、橡皮管、玻璃导管、水、止水夹、燃烧匙、两根硬铁丝、电阻丝、学生电源、开关、导线若干、老虎钳、水槽、电流表等。

(图2)

三、实验步骤

1.按图2装好装置,倒置的状态下,在导管中灌满水,并打开止水夹检查气密性。

2.将红磷放在燃烧匙中,至盖住电阻丝,将橡皮塞倒塞入集气瓶。

3.闭合学生电源的开关。观察集气瓶内的变化。

4.到反应停止后,在瓶底上方放一团湿棉球,冷却装置至室温。

5.打开夹子。观察集气瓶内变化。

6.等水不再进入瓶内时,将针筒升到一定高度,使针筒内液面与集气瓶内液面相平。最后从瓶上的等分线可知进入集气瓶的水体积占集气瓶的1/5,并结合看针筒中减少的水的体积,就知道了瓶内氧气的体积,再次得出集气瓶空气中氧气的体积分数。

四、达到的效果

1.利用压强差形成喷泉很直观形象,激发了学生的兴趣。

2.双重数据相结合,减小了实验误差,更具说服力。

五、仍存在的问题及后续改进方向

1.用激光点火等多种方式,让学生叹为观止。

2.尝试利用具支试管,橡皮管和止水夹构成一个密闭的系统,用酒精灯加热等。最终设计开发出器材简单易操作,经济、安全、污染少,效果好的学生实验装置。

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