【转帖】小学《自然》《科学》空气成分实验的一处原理性错误

jerryhao

这种试验我小时候作过，物理化学我也学过，但从来没觉得他有问题。氧气燃烧了，就没有了，这是种典型的中国式思维，难的作者有科学的态度，转过来供大家学习 小学《自然》《科学》空气成分实验的一处原理性错误曹建平（北京化工大学理学院应化系）　　中国通用的小学《自然》《科学》教科书中出现一处原理性错误，高中知识就能判断其错误。从2001年3月开始与出版、教育、法律、政府、新闻、人大等部门接触全无效果。教育部说他们在做科普不是做科学。每年3~4月还将有小学生学习这不科学的知识。希望有人能给予更正,或大家相互转告。　　小学《自然》《科学》及教师教学用书《空气的成份》一课课本中，为了证明空气中有氧气。为了培养学生的观察能力、实验能力；培养学生记录实验过程、实验现象、实验结果的能力。培养学生具有实事求是、严谨踏实、与人合作、乐于探索的科学态度作了一个实验。这个实验的操作是：在底层有水的盆中竖一只点燃的蜡烛，用一只玻璃杯扣住蜡烛，置盆底水中，当蜡烛熄灭后，盆中的水会有一些进入杯中。理论依据是氧气可以被烧掉。这个实验存在几点问题。　　第一、课本中的实验操作不科学，先点蜡烛再扣玻璃杯，导致实验结果主要是由于空气的热胀冷缩引起的。扣入杯中的是已被蜡烛加热的空气，烛灭后杯中气体冷却收缩，水进入杯中。不用燃烧用电吹风加热空烧杯，再扣入水中，也可得到书中效果。按教科书做实验有时进入杯中的水可达原杯中空气的25%。　　做对比实验，先使玻璃杯扣住蜡烛置稍深的自来水中，抽出部分杯内空气，使杯内外水位同高，这样杯内外气压相等，并可防止空气受热膨胀跑出，然后再用电炉丝点燃蜡烛，蜡烛燃烧时，可明显地看到杯中气体受热膨胀的现象；当蜡烛熄灭后，气体温度降低，又可以看到气体体积又缩小。　　第二、氧气与蜡烛燃烧产生二氧化碳和水蒸气等，而二氧化碳溶于水的速度是比较慢的。因而杯中水面的上升不会又快又明显。对比实验的结果是，蜡烛熄灭后一分钟，液位上升基本停止，杯内气体的体积几乎等于燃烧前气体的体积，只减少1~2%。另外，应在空间、时间上全面观察实验。由于热胀冷缩等因素，因而在蜡烛开始燃烧过程中，水位基本不上升，在蜡烛接近熄灭时，杯中水位才明显上升，蜡烛熄灭后杯中水位继续上升。快速上升期在蜡烛刚熄灭时，因为此时气体温度下降最快，所以气体体积冷缩也最快。按教科书做实验，实验中有燃烧空气不减少和停止燃烧空气仍减少的现象，这与氧气可以被烧掉的依据相矛盾。　　如用大容积大口径的容器（12.7升）按教科书作实验，因容器大，燃烧的热量又会被水快速吸收，容器内温度变化不大，空气不会冒出容器。蜡烛熄灭后一小时几乎观察不到液位上升。这样，教科书中的实验不能证明支持燃烧的空气有多少量，无法进行成分分析。只能观察到密闭的空气不能使蜡烛持续燃烧。　　第三、经色谱分析，蜡烛熄灭后杯中仍有10%以上的氧气存在（见表格）。氧气越减少烛焰温度会越低，至燃点以下时会熄灭，氧气不能燃尽。(中学化学课的红磷燃烧实验也有此现象，燃烧后仍有7%以上的氧气) 　　这也应该在教师教学用书中向教师说明。这样，蜡烛燃烧后的空气不支持燃烧的说法不严谨。因还有物质可在其中燃烧。　　此实验是用错误的原理加错误的操作观察得出“正确”的结果。相当于魔术。拔火罐原理。　　本实验的色谱分析在北京化工大学完成。仪器：北分2305 ； 　　色谱柱：分子筛；   载气：氢 ；  检测器：热导。　　色谱仪是一种分离混合物，并可定量的仪器。选用分子筛色谱柱只能分离、定量氧气和氮气。热导检测器是根据物质的导热能力不同这一性质对其进行定量检测。　　项目                    1         2          3　　空气中氧占氮氧%(约)     20.5%     20.1%     20.8%　　燃烧后杯中氧气% (约)    11%       11%       16%

jerryhao

呵呵，这个题目就没人关注，哈哈哈

redhome

虽然是科普，但也要严谨，语言可以通俗。

目师

科学教育栏目的一个功能就是要解决象这样的问题，转

目师

为什么长期没有人觉得有问题，因为长期以来科学教育里很重要的一个层次：科学态度，在我们的教育中长期不被重视。

天问

好贴，为jerry的认真喝一下彩。

zyd9001

厉害！我怎么就没发现。

gxluzj

呵呵，我也没有注意过哦

liwei137

应该重视．

hq1966

　　这样认真才是科学态度。