科学实验：空气中的「隐形主角」——氧气、燃烧与二氧化碳的检验

科学实验：空气中的「隐形主角」——氧气、燃烧与二氧化碳的检验

一、看不见的空气，其实是"混合物" 空气看不见、摸不着，但它不是空的。按体积计算，空气里大约78%是氮气，21%是氧气，剩下约1%是二氧化碳、水蒸气、稀有气体和灰尘。真正和我们的生活、和燃烧关系最密切的，是只占五分之一的氧气。这节课用三个小实验，把空气中的"主角"一一找出来。

二、知识点讲解 1. 氧气能支持燃烧。把一根带火星的小木条伸进装有氧气的瓶子，木条会重新冒火苗——这叫"复燃"，是检验氧气的经典方法。 2. 燃烧需要三个条件同时满足：可燃物、氧气（或空气）、温度达到着火点。缺一个就烧不起来，消防灭火的原理就是破坏其中一条：浇水降温、盖湿被子隔绝空气、把可燃物搬走。 3. 蜡烛燃烧会消耗氧气，同时生成二氧化碳和水。瓶内氧气被消耗后，气压变小，外面的水就会被"压"进瓶子里。这就是著名的"倒扣杯子水位上升"实验。 4. 二氧化碳能让澄清石灰水变浑浊，这是检验二氧化碳的方法。我们呼出的气体里二氧化碳含量比空气高得多，所以对着石灰水吹气，它很快就会变浑浊。

三、动手实验 实验一：带火星木条复燃（检验氧气） 材料：一瓶氧气（可用药店氧气袋或老师制备的氧气）、一根细木条、火柴。 步骤：点燃木条后吹灭，只留暗红的火星，迅速伸进氧气瓶。 现象：木条"啪"地重新燃起明火。 结论：氧气支持燃烧。反过来说，木条在空气里没有复燃，是因为空气中氧气只占21%，浓度不够。

实验二：会"喝水"的杯子（消耗氧气的证据） 材料：浅盘子、一支小蜡烛、透明玻璃杯、染色的水。 步骤：把蜡烛固定在盘中央，注入少量染色的水，点燃蜡烛，把玻璃杯倒扣在蜡烛上。 现象：蜡烛先燃烧一会儿，然后渐渐变小、熄灭；同时杯内水面慢慢上升，大约上升了杯内高度的五分之一。 结论：蜡烛熄灭说明杯内氧气被消耗完；水面上升的体积大致等于被消耗的氧气体积，恰好能对上空气中氧气约占五分之一的结论。注意这是一个经典观察实验，实际上升高度会受空气受热膨胀等因素影响，略小于五分之一也正常。

实验三：吹出的"隐形信" 材料：一杯澄清石灰水、一根吸管。 步骤：用吸管向石灰水里慢慢吹气（注意别把石灰水吸进嘴里）。 现象：原本清亮的石灰水很快就变浑浊、泛起白色。 结论：人呼出的气体里二氧化碳多，能使石灰水变浑浊。反过来想，空气中的二氧化碳含量很低，所以把石灰水敞口放一会儿，变化远没有吹气这么明显。

四、拓展：从空气中取出氧气的身影 医院的氧气瓶、潜水员的氧气罐、炼钢炉里吹入的富氧空气、火箭发射用的液氧——都在用"氧气支持燃烧、支持呼吸"这条性质。而灭火器里喷出的二氧化碳，恰恰相反：它既不支持燃烧，又比空气重，会像被子一样盖在火焰上，把空气隔开。

五、容易踩的坑 1. 实验二一定要把杯子扣稳、水要能进得来，杯口不要悬空漏气。 2. "氧气能燃烧"是错的，正确说法是"氧气支持燃烧（助燃）"，本身不能燃烧。 3. 石灰水有腐蚀性，吹气时要轻轻吹，避免吸入或溅到眼睛。 4. 蜡烛熄灭后不要马上摸杯子，杯壁会烫。

六、练习 1. 判断并说明理由：把点燃的蜡烛扣在杯子里，蜡烛熄灭是因为杯里没有空气了。 答：不完全对。杯里还有大量氮气，真正被消耗完的是能支持燃烧的氧气。 2. 解释：为什么用扇子扇炉子，火越扇越旺；而用扇子扇一根只剩火星的蜡烛，火却灭了？ 提示：旺炉子温度高，扇风补充了氧气；火星温度低，风一吹热量被带走，温度掉到了着火点以下。 3. 实验设计：给你一根蜡烛、一个杯子、一盘水，怎样用一个"两杯对照"的方法，让"水位上升是氧气被消耗造成的"这个结论更有说服力？ 4. 应用：厨房油锅着火时，为什么不能马上浇水，而应盖上锅盖？用燃烧的三个条件来解释。