比较人体呼出的气体与空气的差别的实验改进

邱扬华

现行初中生物教材济南版七年级下册第三单元第二章第一节中设计了分组实验“比较人体呼出的气体与空气的差别”。本实验中甲、乙集气瓶中是空气，丙、丁是利用排水法收集人呼出的气体。教材中设计了2个实验：第一个是往甲集气瓶和丙集气中加入澄清石灰水，丙集气瓶中的石灰水变浑浊，甲瓶中变化不明显；第二个实验是向乙、丁两个集气瓶中分别插入燃烧的细木条，结果乙集气瓶能继续燃烧，丁集气瓶中燃烧木条很快熄灭。

教材中介绍的实验只能牵强地验证人体呼出的气体含较多二氧化碳和较少的氧气。而燃烧的木条放入丁集气瓶中，燃烧的木条熄灭，是二氧化碳多造成的，还是氧气少造成呢？这不能有力证实呼出的气体含较少氧气。并且用排水法收集呼出的气体操作复杂且容易失败。

笔者在给学生进行分组实验室时，对本实验进行适当改进，不仅效果明显，而且还能定量测出人呼出的气体中二氧化碳的含量。下面简要介绍改进后的实验操作方法。

1 实验所需仪器及用品

集气瓶、橡胶管、澄清的石灰水、氢氧化钠溶液、软木塞、玻璃导管、火柴、细木条、注射器、铁架台、U形管、秒表、毛玻璃、止水夹。

2 实验一

（1） 选用盛有50 mL澄清石灰水的甲、乙2个集气瓶，分别用软木塞塞住瓶口，用玻璃导管和橡胶管连在一起。把玻璃导管通过软木塞插入瓶内，橡胶管连在玻璃导管上方，用止水夹夹住橡胶管。首先，打开止水夹用注射器向甲集气瓶打气30 s，可观察到澄清的石灰水没有明显变化。然后打开止水夹向乙集气瓶吹气，发现澄清的石灰水变浑浊。

（2） 实验创新点及意义：

① 比较空气中二氧化碳与呼出气体中二氧化碳的含量的明显不同，在同一环境中打气、吹气，对比效果明显。

② 此操作不仅可比较出空气中二氧化碳与呼出气体中二氧化碳的含量不同，亦可同时证明使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳不是空气中的二氧化碳，而是呼出气体中的二氧化碳，进而说明人体呼吸的气体中含有较多的二氧化碳。

3 实验二

（1） 按实验一中甲、乙的实验瓶的设置，装好丙、丁集气瓶，并盛有30 mL氢氧化钠溶液，首先打开止水夹向盛有氢氧化钠的丙集气瓶用注射器打气。接着向盛有氢氧化钠的丁集气瓶吹气（因为澄清的石灰水吸收二氧化碳效果不如氢氧化钠溶液理想，因而改用氢氧化钠溶液）。然后将燃烧的细木条同时放入丙、丁两个集气瓶内，丙瓶的细木条继续燃烧，丁瓶中的细木条很快熄灭。

（2） 实验创新点及意义：

使细木条熄灭的因素有两个：① 人呼出气体中的二氧化碳增多；② 人呼出气体中的氧气减少。本实验利用氢氧化钠溶液将呼出气体中的二氧化碳吸收，能证实使燃烧的细木条快速熄灭的原因是氧气含量的减少。

4 实验三

（1） 戊集气瓶内盛满水，用一根橡胶管和U形管连在一起。打开止水夹用吹气法将水排空，则集气瓶里面的气体为人呼出的气体。打开止水夹使U形管内水柱平衡，用注射器抽取10 mL氢氧化钠溶液注入集气瓶内，振荡。此时U形管内左侧水柱下降，用下降刻度乘以0.5 mL应为被氢氧化钠溶液所吸收的二氧化碳的体积。

（2） 用同样的装置，集气瓶内装满空气，打开止水夹使U形管内水柱平衡，用注射器抽取10 mL氢氧化钠溶液注入集气瓶内，振荡。此时U形管左侧水柱会稍微下降一点，用下降刻度乘以0.5 mL应为被氢氧化钠溶液所吸收的二氧化碳的体积。

（3） 实验创新点及意义。

通过计算，得出人呼出气体中二氧化碳的体积分数约是4.5%，计算方法是U形管所下降刻度乘以0.5 mL，再除以集气瓶的容量即250 mL，这样将课本中的定性实验该成了定量实验。