对空气中氧气体积含量测定实验的探究

如何用实验来测定空气中氧气的体积含量？这是八年级下册科学教材中一个重要的实验，要学生直接设计实验很困难，即使做完实验还有很多同学很难理解，我们可以通过以下5个探究活动突破自主设计的瓶颈，领会教材设计者为什么选择这个实验的目的。

一、方法一探究：测定空气中氧气含量的方法

通过讨论，同学们可能生产生以下3种想法：

(1)直接测定氧气的体积，要想测定氧气的体积，就要想办法把氧气分离出来，但是怎么把氧气从空气中分离出来呢？

(2)把氧气以外的物质消耗掉，剩下的就是氧气，但是我们还不能准确知道除了氧气以外的气体都是什么？

(3)把氧气消耗掉，看少了多少？那么空气的体积要一定，所以要选择密闭容器。

进一步讨论，学生最终选择第3种方法。

二、方法二探究：消耗氧气的最佳方法

同学想到两种方法：

(1)用动物的呼吸消耗氧气。

(2)用物质的燃烧消耗氧气。

通过讨论学生可以排除第一种方法，选择燃烧消耗氧气，但是空间不能无限。

三、材料探究：选择怎样的可燃物

学生通过已有知识想到：蜡烛、木炭、红磷、白磷……通过讨论认为：蜡烛、木炭燃烧后都有气体生成，而且生成的气体不能完全被水吸收，这样测得的数据一定不准确。及时点拨学生：红磷或白磷燃烧后生成五氧化二磷，五氧化二磷是一种固体小颗粒，这个实验用红磷或白磷比较好。

四、过程探究：如何证明气体少了多少

燃烧结束后，怎样才能证明气体少了多少呢？演示注射器吸水实验，随后学生很自然地由压强知识想到：减少的气体可用水来填充。

至此，再由学生设计实验方案。然后根据方案选择适当仪器和药品动手实验。实验期间规范操作，仔细观察，如实填写实验报告单。

五、结果探究：如何反思改进

相互交流时，各组学生畅所欲言，水进入容器的体积占容器内原来空气体积的多少呢？各实验小组出现多种不同的结果：有的同学说，我们的约为1/5；我们的多于1/5；我们的比1/5还少。得出不同的结论，哪个是正确的呢？科学家已经测得氧气约占空气体积的1/5。我们一起探究得出不同结果的原因。

通过学生讨论教师引导得到小于1/5的原因可能有：

(1)红磷或白磷量少，不能把氧气用完；

(2)密封不好，有气体进入了；

(3)没有等装置冷却就打开弹簧夹了。

大于1/5的原因可能有：

(1)塞子塞慢了；

(2)弹簧夹没有夹紧，从水中的导管口漏气；

(3)由于塞子没有塞紧，从塞子和瓶口之间的缝隙漏气。

可见，燃烧过程中向外漏气就大于1/5；冷却过程中向里漏气就小于1/5。从而归纳出实验操作注意事项：

(1)应加入过量的红磷或白磷；

(2)检查装置的气密性；

(3)反应后给装置充分冷却；

(4)塞塞子时必须迅速。

六、结束语

“学生是科学学习的主体，科学学习要以探究为核心”。通过对这个实验的探究肯定会激发学生强烈的探究欲望和树立学好科学的信心。