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。