葛德新 王曙華

摘要：根據(jù)控制變量的原理，巧妙利用塑料單向閥門，自制對比實驗裝置，向等量的石灰水中分別通入等量的空氣及呼出氣體，根據(jù)石灰水變渾濁的程度來比較兩種氣體中二氧化碳含量，是對教材上對應(yīng)實驗的很好補充。

關(guān)鍵詞：吸入空氣；呼出氣體；二氧化碳；石灰水；單向閥

文章編號：1008-0546（2022）02-0096-02中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.022

“對人體吸入空氣與呼出氣體的探究”是九年級化學(xué)實驗教學(xué)中的一個重要的演示實驗，是學(xué)生學(xué)習(xí)初中化學(xué)最先接觸的實驗之一，也是讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何將控制變量的原理應(yīng)用于化學(xué)實驗研究中的第一個對比實驗。比較人體吸入空氣與呼出氣體中二氧化碳含量的實驗，通常是用排水法收集好一瓶呼出氣體，再準備另一等規(guī)格的空集氣瓶，分別向兩個瓶內(nèi)滴入相同滴數(shù)的澄清石灰水，可見貯有空氣的集氣瓶中石灰水基本不變，而貯有呼出氣體的集氣瓶中石灰水明顯變渾濁了，說明呼出氣體中二氧化碳的含量高于吸入空氣中二氧化碳的含量。根據(jù)控制變量的原理，能不能向等量的石灰水中分別通入等量的空氣及呼出氣體，根據(jù)石灰水變渾濁的程度來比較兩種氣體中二氧化碳含量呢？

一、實驗材料及藥品

具支試管、單孔橡皮塞、塑料單向閥、塑料分流管、橡膠管、玻璃管、吹嘴、固定儀器用展示板、螺口塑料筒（300 mL）、帶有固定螺絲的塑料穿板、新制澄清的石灰水。

1.課堂演示用裝置

見圖1。

2.學(xué)生實驗用裝置

見圖2。

二、實驗過程及現(xiàn)象

1.課堂演示用裝置操作過程

（1）介紹裝置，見圖1，講解并使學(xué)生理解單向閥的原理及氣流方向（長管進氣短管出氣[1]）。

（2）通過吹嘴，吸氣10秒鐘，可見空氣由左端長導(dǎo)管進入A試管內(nèi)，A試管內(nèi)的液體中有氣泡冒出，氣流再通過導(dǎo)管直接進入人體呼吸系統(tǒng)（見圖3）。

（3）呼氣10秒鐘，可見呼出氣體由右端長導(dǎo)管進入B試管內(nèi)，B試管內(nèi)的液體中有氣泡冒出，氣流再通過導(dǎo)管直接由A試管上端的分流管排出裝置（見圖4）。

（4）重復(fù)吸氣和呼氣（力度與時間基本一致），一會，可見A試管內(nèi)的石灰水基本不變，而B試管內(nèi)的石灰水明顯變渾濁了，由此說明呼出氣體中的二氧化碳含量比空氣中的要高，也說明了人體呼吸產(chǎn)生了二氧化碳氣體。

2.學(xué)生實驗用裝置操作過程

（1）介紹裝置，見圖2，講解并使學(xué)生理解單向閥的原理及氣流方向（長管進氣短管出氣）。

（2）吸氣30 s（中途可換氣），筒內(nèi)的氣壓減小，外界空氣只能由2號單向閥先進入石灰水中，再由3號單向閥進入人體呼吸糸統(tǒng)，30 s后，可見石灰水基本不變渾濁（見圖5）。

（3）呼氣30 s（中途可換氣），呼出氣體只能由4號單向閥進入石灰水中，再由1號單向閥排出裝置，呼氣過程中石灰水逐漸變渾濁，30 s后，可見石灰水明顯變渾濁。由此說明，呼出氣體中二氧化碳的含量高于吸入空氣中二氧化碳的含量，也證明了人體呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳（見圖6）。

三、實驗創(chuàng)新意義

裝置設(shè)計科學(xué)，操作簡單，對比現(xiàn)象明顯，安全，能方便學(xué)生進行學(xué)生實驗操作，杜絕了師生在誤操作時吸入石灰水的可能性（“人體呼吸產(chǎn)生二氧化碳演示器”已獲實用新型專利證書，專利號： ZL202023179453.5）。

參考文獻

[1]石云.塑料單向閥在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].中小學(xué)實驗與裝備；2017（6）：36-38.

3700500338256