空气中氧气含量的测定实验

17李倩

同学们,上节课我们已经学习了空气的大致成分,那么你们知道它们的体积比例是怎样的嘛?今天就让我们一起来探究一下空气中氧气的体积含量。

一、实验仪器:集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃导管、乳胶管和止水夹。

二、实验原理:

利用红磷在集气瓶中燃烧消耗了空气中的氧气,且生成物五氧化二磷是固体,使得集气瓶中压强减小,打开弹簧夹后,水被大气压压入集气瓶中,进入集气瓶中的水的体积约等于消耗的氧气的体积

三、实验步骤:

1、集气瓶中装有少量水,并将水面以上的空间均分为5等份,集气瓶瓶口塞有带燃烧匙和玻璃导管的双孔橡皮塞,导管的另一端伸入水中。

2、检查装置气密性。将仪器组装好后,打开止水夹,双手紧握集气瓶,左侧导管末端伸入液面以下,等待3分钟,观察导管口是否有气泡产生,若有则装置气密性良好,反之则装置气密性不好。

3、用止水夹夹紧乳胶管,打开双孔橡皮塞,向燃烧匙中加入足量的红磷,用酒精灯的外焰点燃红磷。红磷点燃后,将燃烧匙迅速插入集气瓶中,并塞紧橡皮塞。观察到红磷燃烧产生黄白色火焰,有大量白烟生成,并放出热量。

4、待红磷熄灭且集气瓶冷却后,打开弹簧夹,观察到烧杯中的水被压入集气瓶中,压入的水的体积约为集气瓶中原空气体积的五分之一,说明空气中氧气约占其体积的五分之一。

四、实验重点

1、集气瓶底部装有少量的水:燃烧生成的五氧化二磷为有毒物质,易溶于水,在底部装水可防止其溢出造成污染;红磷燃烧放热,底部的水可吸收热量,加速冷却;防止红磷燃烧产生的熔融物质溅落瓶底,使集气瓶炸裂。

2、加热红磷时使用酒精灯的外焰:酒精灯的外焰温度最高,能提高加热效果。

3、熄灭酒精灯时要用灯帽盖灭2次,防止盖灭后灯帽里的氧气耗尽,使得气压降低,下次使用时打不开灯帽

4、药品选择:在实验时我们选择使用红磷,因为红磷只能与空气中的氧气发生反应而不消耗其他气体,且红磷燃烧产物为固体,不会对氧气的测定产生干扰。而木炭、硫磺的燃烧产物为气体,集气瓶内气压无变化,水不会进入瓶内;金属镁则会与空气中的二氧化碳和氮气发生反应,测量不准确;铁丝在空气中不易燃烧,且燃烧产生的化合物较多,实验效果不佳。比较之下,我们选择红磷作为燃烧药品。

五、实验难点

误差分析:

①当出现以下情况时,实验所测得的氧气体积会偏小:

1. 装置漏气,外界空气进入集气瓶,瓶内的空气增多。

2. 红磷不足,不能充分消耗集气瓶的氧气,测得的氧气体积不完全。

3. 装置未冷却至室温时就打开弹簧夹,集气瓶内气体温度较高,处于膨胀状态,使得内外的气压差减小,压入的水的体积偏小。

4. 导管内事先未注满水,使得有部分液体残留在导管,测得的水的体积偏小。

②当出现以下情况时,实验所测得的氧气体积会偏大:

1. 燃烧的红磷伸入集气瓶后,双孔橡皮塞旋紧过慢,集气瓶内的气体受热膨胀逸出,瓶内的空气体积偏小。

2. 止水夹未夹紧,红磷燃烧时,有空气通过止水夹逸出。