探究实验设计测定空气中氧气的含量

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1、探究实验设计之测定空气中氧气的含量1.化学反应原理如图5-1所示，利用磷燃烧消耗空气中的氧气，从而使容器内形成负压，打开止水夹后，水进入容器内。进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。4P+5O。仝垒2P2Os2.实验仪器：集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃管、乳胶管、止水夹。实验药品：红磷、水。3.探究方案：（1）在集气瓶中放入少是水（用于溶解生成的五氧化二磷，同吋可吸收燃烧产牛的热，有利于瓶内降温），做上记号，并将瓶内剩余体积均分为五等分。⑶用止水夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞了塞紧。观察到红磷燃烧，产生浓厚的白烟。

2、⑶红磷熄灭后，冷却至室温，打开止不夹，观察到水进入集气瓶内，最终水面在五分Z—记号处。4.探究评价：该探究实验在反应原理上就存在错误。我们都知道，反应物浓度越小，反应的速率越慢。当燃烧持续进行时，氧气的浓度越来越小，氧化的速率也越来越小。一口燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时，燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气屮燃烧，但能在氧气中燃烧的原因。因此，从这个意义上说，利用燃烧试图除尽空气中的氧气，是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，因此就更无法除尽氧气了。很多教师在做该实验时，都发现，最终水面停在十分Z—处，而不是五分Z—处，

3、原因就在于此。该实验装置可能发牛气体泄漏的地方太多，加之燃烧的红磷伸入集气瓶中加热了内部的空气，使Z外逸，都会导致实验的谋差。要做好该实验，关键要注意以下儿点：（1）用更易燃烧的可燃物代替红磷（如白磷）；⑶装置的气密性要好；⑶燃烧匙伸入集气瓶屮的速度要快，并塞紧塞子。1.资源开发：通过刚才的分析，我们知道，在做好本探究实验除用口磷代替红磷外，就是尽可能防止或减少气体泄漏的可能。我们可以利用以下装置来进行探究：（1）川凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧。此法口J以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。如图5-2。⑵用水浴加热的办法使口磷燃烧，也可以防止燃烧匙伸入

4、集气瓶内气体的散逸。口磷的着火点仅40C,水温稍高，足以使口磷着火燃烧。如图5-3。做此实验吋，盛口磷的广口瓶不能直接放入沸水中，也以免广口瓶因骤热1佃爆裂。可先用温水淋浴后，再将热水注入外面的⑶用钟罩代替集气瓶进行实验，如图5・4所示。钟罩下方敞口，气体受热膨胀时，可将水压出一部分从产生减压作用。用此法既减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。⑷在一端封闭的粗玻璃管内放一颗口磷，用胶塞塞住，并使从推入到玻璃管小部，记下位置。用酒精灯微微加热白磷，使Z燃烧，同样可观察到白磷燃烧，冇大量白烟生成，胶塞被推向外侧（右侧）。待装置冷却，胶塞逐渐向內侧（左侧）移

5、动，根据胶塞停止时的位置，确定空气中氧气的体积。如图5-5。这种方法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。但要注意的是，胶塞在干燥条件下很难塞入玻璃管内，可蘸少量水后向管内推入推入时，还须在胶塞上插一根注射器针头，以便排出气体，待胶塞推到合适位置时，拔出针头即可。做该实验时，玻璃管不宜A短，A短，加热时胶塞会被推出管外。1.创新思维:⑴利用缓慢氧气测定氧气的体枳分数如图5-6所示，取长10cm,宽1.5cm的铝箔,用细线系好。在其表面涂一层硝酸汞的药液,立即用滤纸将铝箔擦干，迅速放入粗玻璃管中，悬于玻璃管上部，立即插入盛水的小烧杯中,图5-6塞上塞子，

6、静置观察。①铝跟空气中的氧气反应放出的热，使玻璃管壁变得温热；②玻璃管内水位慢慢上升，lOmin左右，水位上升停止。进入的水的体积约为玻璃管未浸入水中部分容积的1/5。进行该实验时，应当注意：硝酸汞溶液的浓度要大。铝箔表面涂硝酸汞溶液后要立即川滤纸擦干后再放入试管中，否则，铝跟硝酸汞反应置换出来的汞，在形成铝汞齐的条件下，铝会跟水反应产生氢气，使测定lB的氧气体积分数偏低。⑶利用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数蜡烛燃烧产生二氧化碳气体，常温下二氧化碳仅微溶于水，门溶解速度比较慢，因此一般不川蜡烛燃烧测定氧气的体积分数。但若能吸收二氧化碳，此法也不失为一种简便的方法

7、。而且蜡烛易燃烧，収材方便，可鼓励学牛•在家自己动手实验。如图5-7所示，在水槽小盛适量的稀氢氧化钠溶液，并滴入2〜3滴酚瞅试液，在小木片上固定一只短蜡烛（普通蜡烛lcm,牛日蜡烛2〜3cm）,用火柴点燃蜡烛。把集气瓶倒扣在小木块上方，并将瓶口水封。几秒钟后，蜡烛火焰熄灭，14水位上升。R进入瓶中的液体变红色。1=•••二坦二t才:=--1•在水下用玻片盖上集气瓶，取出，最得集气瓶中水的体积，约为集气瓶图乞了容积的1/5。若学生在家做此实验，可用茶杯代替集气瓶，用石灰水代替稀氮氧化钠溶液（若无石灰水,用清水效果也很好）。该实验简便、粗略，可多次重复，容易被学

8、牛接受。缺点是，在盖上集气瓶开始吋，山于气体膨胀，有