有关空气中氧气含量的测定,应在小学自然常识的基础上加深一步。对剩余的气体,应进行检验,使学生对氮气也应有所了解。在钟罩内演示,剩余气体不好检验;通过水槽,再观察钟罩内的水,上升1/5,不易观察;钟罩内的水位上升,水槽内的水位下降,势必造成一个水位差,使钟罩内的水不易上升到1/5,又不太科学。为此,改进如下:
1、实验方法
(1)首先找一段粗玻璃管,直径约2-3cm,长约20-25cm,或用破底的大号试管代替。下口配带导管的单孔胶塞,上口配带活门的单孔胶塞,并在胶塞中插入两根粗一些的铜丝,将胶塞小头一边的铜丝砸扁,弯成钩状。取300-500瓦的电炉丝一小段(约8-10个自然圈),两头用钳子加直,放在铜丝钩上,并用钳子夹紧。外边的两根粗铜丝,与6伏电源连接,作为量气管。
再找一个塑料瓶(如矿泉水瓶),将底去掉,小口配带导管的单孔胶塞,用胶管与量气管连接,固定在铁架台上,如图6-1所示。
图6-1
(2)在水中滴几滴红墨水,将量气管上的活门打开,从塑料瓶中注水,约到量气管容积的1/4后止。从量气管口上套入四根红色皮筋,用皮筋将量气管中的空气五等分。
(3)将带电池组的胶塞拔出,切一小条白磷插入电炉丝中,再将胶塞重新塞入量气管口,并塞紧。
(4)接通电源,让学生观察所发生的两种现象,量气管中产生大量白烟,为什么?量气管中的红色水面下降,为什么?待反应停止后将电源切断,再让学生观察,红色水面又逐渐上升,为什么?当红色的水面上升至快接近红色标线时,即不在上升追问学生为什么?并再让学生观察塑料瓶与量气管中的红色水面是否在同一个水平面上,若不在同一个水平面上,又会产生会什么现象?
(5)从塑料瓶口慢慢注入水,使两个液面达到同一水平,这时学生即可发现,量气管中的水面又稍有上升,正好达到标线。根据上述实验现象,引导学生分析,得出空气中氧气的含量,按体积计算,约占空气体积的1/5的结论。
再追问学生,量气管中剩余的又是什么气体?并引导学生回忆小学学过二氧化碳气体的性质:第一它能灭火,第二能使澄清的石灰水变浑浊。再引导学生看看剩余的又是什么气体?
(6)在塑料瓶中再注入一些水,将小木条点燃,放在带活门的玻璃尖嘴处,将活门打开,学生马上会发现火苗熄灭,他们立刻就会回答,是“二氧化碳”,这时教师不要忙于马上纠正学生的答案,请学生继续观察下边的实验。
(7)取一支试管,注入少量澄清石灰水,在玻璃尖嘴处,接上玻璃导管,并将玻璃管插入试管中。在塑料瓶中,再注入一些水,打开活门,再让学生观察现象,他们又会发现,试管中只冒气泡,石灰水并不浑浊。根据现象,追问学生,剩余的气体是不是二氧化碳?分析后,教师引导学生得出结论,剩余气体绝大部分是氮气,它与二氧化碳一样能灭火,但又与二氧化碳不同,不能使澄清的石灰水变浑,这就是氮气的部分性质。
2、实验说明
(1)由于白磷易燃,实验时与实验后,要妥善处理。
(2)量气管中的水,不能注入太少。若水注入太少,白磷在反应时,由于气体受热膨胀,会将全部水压入塑料瓶中,从而量气管中的部分气体,就会从塑料瓶中溢出,造成实验失败。水的量最少应占量气管体积的1/4。
(3)氧气按体积计算,大约占空气的1/5。但氧气与白磷反应,氧气不能全部参加反应,当氧气的浓度逐渐变小时,达到一定的限度,就再不能与白磷反应,要想准确地测得达到1/5是不太容易的。