吳長順+?お?

1實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)背景與目的

化學(xué)教材中測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，人教、滬教、湘教版采用“磷燃燒法”測定，魯教版采用“銅粉作為脫氧劑”的方法測定，均沒有采用鐵粉作為脫氧劑的方法來測定的。主要原因是鐵粉除氧速度慢、耗時長。實(shí)際上，鐵粉作為脫氧劑也是可行的，如果速度能提上來，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，比“磷燃燒法”、“銅粉作為脫氧劑法”更好。

目前市場上出現(xiàn)了各種各樣御寒的“暖貼”，其發(fā)熱原理就是利用鐵緩慢氧化生銹放出熱量。所以筆者開始有目的探究“暖貼除氧反應(yīng)”是否快速可行，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，反應(yīng)速度快且效果顯著。

市場上有大量帶刻度的試管銷售，其優(yōu)點(diǎn)是帶有刻度，反應(yīng)后可直接讀取計量數(shù)字，減少轉(zhuǎn)移測量過程，這給有些定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)的簡約化，帶來了很大的方便，也給用“暖貼”測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的定量實(shí)驗(yàn)提供了優(yōu)化、改進(jìn)、創(chuàng)新的條件。

2用“暖貼”測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的必要性

2.1磷燃燒法無法逃避的幾個問題

（1）磷燃燒產(chǎn)生的污染物的處理。

磷燃燒會產(chǎn)生五氧化二磷，極易與水反應(yīng)生成磷酸或有毒的偏磷酸，人體可吸入、食入或經(jīng)皮膚吸收，危害健康。五氧化二磷對呼吸道有刺激性，眼睛接觸可致灼傷，造成永久性損害；皮膚接觸會導(dǎo)致嚴(yán)重灼傷。

（2）過量白磷的處理。

由于白磷有劇毒，要除去過量的白磷，給實(shí)驗(yàn)操作增加復(fù)雜性。

（3）燃燒膨脹造成的安全隱患的排除。

（4）實(shí)驗(yàn)普及性有難度，教材多以演示實(shí)驗(yàn)的方式呈現(xiàn)。

（5）實(shí)驗(yàn)精度無法保障。

2.2銅粉除氧無法逃避的幾個問題

（1）燃燒膨脹造成的安全隱患。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性問題。

（3）由于裝置相對復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)的普及性較低。

測定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)第一個定量實(shí)驗(yàn)，也是最典型的教學(xué)型實(shí)驗(yàn)。做好空氣中氧氣含量的測定實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)具有很大的輔助與啟蒙作用。雖然很多人改進(jìn)了測定實(shí)驗(yàn)，但要達(dá)到精確、安全、快速、簡約、低成本的目的，筆者在刻度試管中使用“暖貼”除氧就能夠順利實(shí)現(xiàn)。

3使用“暖貼”除氧完成實(shí)驗(yàn)

“暖貼”中含有高純度、極細(xì)優(yōu)質(zhì)的鐵粉，活性炭，食鹽，蛭石粉等。高純度、極細(xì)優(yōu)質(zhì)的鐵粉大大增加了反應(yīng)接觸面積；活性炭有極強(qiáng)的吸水性，保持反應(yīng)物的濃度；食鹽加快了鐵生銹的速度；蛭石粉膨化起到保溫作用。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，“暖貼”除氧在刻度試管中進(jìn)行可以快速、安全、準(zhǔn)確、簡約、低成本地實(shí)現(xiàn)測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。達(dá)到了操作簡單，成本低，過程環(huán)保、安全，現(xiàn)象明顯，誤差小，微型化，便于普及推廣的目的。

3.1實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

30 mL有刻度試管、小燒杯、配套的橡皮塞、藥匙、“暖貼”1袋、蒸餾水。

3.2實(shí)驗(yàn)操作

（1）將刻度試管放在水中潤濕，剪開“暖貼”，用藥匙取暖貼中的藥品（含鐵粉、食鹽等）約2藥匙（過量），送入試管內(nèi)，用橡皮塞蓋緊后搖勻。

（2）大約2.5～3 min左右，將試管倒插入裝有冷水的燒杯中一會兒，在水下取出塞子讓水進(jìn)入試管后再塞緊橡皮塞，取出刻度試管。

（3）將試管正放，讀出試管內(nèi)水的體積約為56 mL。

4改進(jìn)的意義

4.1操作更加安全

“暖貼”除氧法相對于磷燃燒法，有效排除了反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)因燃燒體積膨脹導(dǎo)致瓶塞彈出的危險，更加安全。

4.2誤差小

采用刻度試管，讀數(shù)比原實(shí)驗(yàn)中的估讀更準(zhǔn)確；實(shí)驗(yàn)在相對密閉的體系中進(jìn)行，減少了空氣的逸出與進(jìn)入；不另用導(dǎo)管連接燒杯“引水”，避免了原實(shí)驗(yàn)中有水滯留導(dǎo)管而造成的誤差。鐵生銹除氧率比磷燃燒除氧率高，實(shí)驗(yàn)誤差小。

4.3操作簡單、實(shí)驗(yàn)耗時短、獲取多元知識

由于刻度試管的使用，操作更加簡單。用“暖貼”除氧速度快，加深了學(xué)生對鐵生銹條件的理解，還能通過該實(shí)驗(yàn)體會“暖貼的使用原理及鐵生銹的好處”，培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識物質(zhì)利弊的辯證思想。

4.4更加環(huán)保

利用“暖貼”中鐵快速生銹消耗空氣中的氧氣生成鐵銹固體，有效避免了磷燃燒產(chǎn)生有害的五氧化二磷，更加環(huán)保。

4.5利于普及為學(xué)生實(shí)驗(yàn)

由于操作簡單安全，耗時短，現(xiàn)象明顯，成本低廉，實(shí)驗(yàn)成功率高，可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)普及、推廣。

收稿日期：2017-03-04