初中化学实验设计之人呼出气体与空气组成
初中化学实验设计之人呼出气体与空气组成的比较
1．化学反应原理
气体经吸入后，在肺部进行气体交换，氧气浓度减小，二氧化碳浓度增加，由于肺部温度较高，
水的含量明显高于空气中，甚至达到过饱和状态，故冬天呼吸时有白雾产生。
检验氧气用燃着的木条试验，木条燃烧燃烧不旺，证明氧气浓度降低；二氧化碳用澄清石灰水验证，
石灰水变浑浊，证明二氧化碳浓度比空气大；对着冷而干燥的玻璃片呼气，由于水蒸气在玻璃片上液化，
玻璃片上出现水滴，由此证明呼出的气体中水的含量高于空气。
2．实验仪器：水槽、集气瓶、玻璃管、玻璃片、火柴、小木条。
实验药品：澄清石灰水。
3．探究方案：
⑴ 取气：先在集气瓶内装满水，用毛玻璃片盖住瓶口，翻转过来，倒扣入水槽中。如图4-1。
用弯导管伸入集气瓶内，用嘴向集气瓶内吹气，待有气泡向瓶外冒出时，大水下用毛到点璃片盖住瓶口，
取出集气瓶，并正放在桌面上待用，用此法收集两瓶气体。如图4-2所示。由于二氧化碳能溶于水，故此
操作要求速度不可太慢。太慢，则二氧化碳溶于水，取出的气体与呼出气体差异较大。
⑶ 验证二氧化碳：取一瓶呼出气体和一个空瓶（里面有空气），分别滴加少量澄清石灰水，稍振荡，
观察到呼出气体瓶中石灰水明显变浑浊，而空瓶中石灰水没有明显变化。证明呼出的气体中二氧化碳含量高。
如图4-3。
⑶验证氧气：取一瓶呼出气体和一个空瓶，分别伸入一根点燃的小木条，观察燃烧现象。小木条在
空气中正常燃烧，在呼出气体中燃烧不旺。证明呼出气体中氧气的浓度低。如图4-4。
⑷ 验证水蒸气：取两块玻璃片，一片置于桌面上，一片对着呼气，观察玻璃表面。对着呼气
的玻璃片表面有水雾出现，而置于桌面的玻璃片上无明显变化。如图4-5。
做该实验时，时值高温时节，该实验往往很难观察到现象。教师可引导学生回忆日常生活的经
验，如冬天对玻璃呵气，玻璃片上有水雾。也可以将玻璃片稍置于冰箱中冷却一小会（不可时间过
长，若玻璃片温度太低，空气中的水蒸气亦可在玻璃片上凝结而出现水雾。）
4．探究评价：
该探究实验操作简单，原理也不复杂，学生能独立完成。但现象不够明显，特别是验证水蒸气
的操作几乎难以观察到现象。
负面影响最大的是取样的操作，它将不利于以后学习二氧化碳的收集方法。当然，我们完全有
理由相信，二氧化碳在水中的溶解速度较慢，溶解度也不很高，用这种方法收集到的气样与实际呼
出的气体差异不大，但如何跟学生解释，怕不是一件简单的事了。
5． 资源开发：
人呼出气体与环境气体成分的比较：（体积分数，单位：%）
6．创新思维：
⑴ 取气：为避免排水取气法带来的副作用，可引导学生用其他方法收集呼出的气体。可用嘴吹无色
塑料袋，同时摆动另一塑料带取出空气。还可以用用打气筒向气球内打入空气等。由此取出的气样可用于
验证二氧化碳的量。
⑵ 验证二氧化碳：可用如图4-6所示的实验装置。吸气时，打开阀门A，关闭阀门B，空气经Ⅰ瓶吸入
人体内；呼气时，关闭阀门A，打开阀门B，呼出的气体经瓶Ⅱ排出。观察两瓶中的现象。Ⅰ瓶中石灰水没
有明显变浑浊，Ⅱ瓶中石灰水变浑浊。证明人呼出的气体中含有较多的二氧化碳，这些二氧化碳是在人体
内交换形成的。
1．化学反应原理
气体经吸入后，在肺部进行气体交换，氧气浓度减小，二氧化碳浓度增加，由于肺部温度较高，
水的含量明显高于空气中，甚至达到过饱和状态，故冬天呼吸时有白雾产生。
检验氧气用燃着的木条试验，木条燃烧燃烧不旺，证明氧气浓度降低；二氧化碳用澄清石灰水验证，
石灰水变浑浊，证明二氧化碳浓度比空气大；对着冷而干燥的玻璃片呼气，由于水蒸气在玻璃片上液化，
玻璃片上出现水滴，由此证明呼出的气体中水的含量高于空气。
2．实验仪器：水槽、集气瓶、玻璃管、玻璃片、火柴、小木条。
实验药品：澄清石灰水。
3．探究方案：
⑴ 取气：先在集气瓶内装满水，用毛玻璃片盖住瓶口，翻转过来，倒扣入水槽中。如图4-1。
用弯导管伸入集气瓶内，用嘴向集气瓶内吹气，待有气泡向瓶外冒出时，大水下用毛到点璃片盖住瓶口，
取出集气瓶，并正放在桌面上待用，用此法收集两瓶气体。如图4-2所示。由于二氧化碳能溶于水，故此
操作要求速度不可太慢。太慢，则二氧化碳溶于水，取出的气体与呼出气体差异较大。
⑶ 验证二氧化碳：取一瓶呼出气体和一个空瓶（里面有空气），分别滴加少量澄清石灰水，稍振荡，
观察到呼出气体瓶中石灰水明显变浑浊，而空瓶中石灰水没有明显变化。证明呼出的气体中二氧化碳含量高。
如图4-3。
⑶验证氧气：取一瓶呼出气体和一个空瓶，分别伸入一根点燃的小木条，观察燃烧现象。小木条在
空气中正常燃烧，在呼出气体中燃烧不旺。证明呼出气体中氧气的浓度低。如图4-4。
⑷ 验证水蒸气：取两块玻璃片，一片置于桌面上，一片对着呼气，观察玻璃表面。对着呼气
的玻璃片表面有水雾出现，而置于桌面的玻璃片上无明显变化。如图4-5。
做该实验时，时值高温时节，该实验往往很难观察到现象。教师可引导学生回忆日常生活的经
验，如冬天对玻璃呵气，玻璃片上有水雾。也可以将玻璃片稍置于冰箱中冷却一小会（不可时间过
长，若玻璃片温度太低，空气中的水蒸气亦可在玻璃片上凝结而出现水雾。）
4．探究评价：
该探究实验操作简单，原理也不复杂，学生能独立完成。但现象不够明显，特别是验证水蒸气
的操作几乎难以观察到现象。
负面影响最大的是取样的操作，它将不利于以后学习二氧化碳的收集方法。当然，我们完全有
理由相信，二氧化碳在水中的溶解速度较慢，溶解度也不很高，用这种方法收集到的气样与实际呼
出的气体差异不大，但如何跟学生解释，怕不是一件简单的事了。
5． 资源开发：
人呼出气体与环境气体成分的比较：（体积分数，单位：%）
| 气体成分 | 氮气 | 氧气 | 二氧化碳 | 水 | 其他气体 |
| 环境中的气体 | 78 | 21 | 0.03 | 0.07 | 0.9 |
| 人呼出的气体 | 78 | 16 | 4 | 1.1 | 0.9 |
6．创新思维：
⑴ 取气：为避免排水取气法带来的副作用，可引导学生用其他方法收集呼出的气体。可用嘴吹无色
塑料袋，同时摆动另一塑料带取出空气。还可以用用打气筒向气球内打入空气等。由此取出的气样可用于
验证二氧化碳的量。
⑵ 验证二氧化碳：可用如图4-6所示的实验装置。吸气时，打开阀门A，关闭阀门B，空气经Ⅰ瓶吸入
人体内；呼气时，关闭阀门A，打开阀门B，呼出的气体经瓶Ⅱ排出。观察两瓶中的现象。Ⅰ瓶中石灰水没
有明显变浑浊，Ⅱ瓶中石灰水变浑浊。证明人呼出的气体中含有较多的二氧化碳，这些二氧化碳是在人体
内交换形成的。
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