空气中氧气含量的测定拓展装置.doc

空气中氧气含量的测定-拓展装置空气中氧气体积分数的测定实验，是初三化学学习的第一个实验，涉及到具体的实验原理、实验设计、实验操作和结果分析。因此，这个实验也成为第一学期期中考试、期末考试的重点实验。同时，对该实验的拓展装置的考察可深可浅，难度设置可大可小，也成为模拟考试、中考的切入点。本文就该实验的基本原理和拓展装置做了整理、汇总及比较（共16幅），资料来源自历年中考真题、网络上获取的各位老师的科研文章。1、化学反应原理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。将不可见的气体体积的变化转换成可见的液体的体积。2、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、基本实验装置： 4、关键点：装置不漏气，产物是固体，红磷要充足，冷却到室温，再测定体积。5、装置的缺陷（1）该实验装置可能发生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，使之外逸，都会导致实验的误差。（2）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。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，利用燃烧，无法除尽空气中的氧气。6、结果分析（1）为什么有时气体减少的体积小于1/5呢？导致结果偏低的原因可能有：红磷的量不足；瓶内氧气没有耗尽；装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙和橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少。（2）为什么有时气体减少的体积大于1/5呢？导致结果偏高的原因可能有：点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。实验开始时，未夹止水夹（或未夹紧）。7、拓展装置序号装置实验操作评价图1先把玻璃棒的下端烧热，燃烧匙内放一块白磷，把橡皮塞插入瓶中，并把塞子塞紧。然后把玻璃棒的热端按下与白磷接触，白磷燃烧，产生大量白烟。待白磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。原方法操作时，燃着的磷伸入瓶内的一瞬间，瓶内的空气膨胀，总会有一部份空气会排出，那排出的部份的4/5的(N2)也当成了O2被“测定”了。此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。图2导线的一端与燃烧匙柄相接，另一端串上开关、6V10V干电池后跟燃烧匙盛放的磷的“匙”处相连。当闭合上开关，显然白磷接触的导线发热引发白磷燃烧。燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。图3用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧，一段时间后，白磷燃烧。燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。图4闭合电源开关，电阻丝发热，温度达到40时白磷燃烧，产生大量白烟。装置冷却后，由于左侧中氧气被消耗，气体压强减小，水会在左侧中上升，且上升到1刻度处。图5先关闭弹簧夹a，将螺旋状的铜丝在酒精灯的灼烧后迅速插入大试管，接触试管底部的过量的白磷，然后立即塞紧橡皮塞。由于白磷的着火点低，白磷燃烧，产生大量的白烟。燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。图6用水浴加热的办法使白磷燃烧，足以使白磷着火燃烧。燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。可防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。为防止集气瓶因骤热而爆裂，可先用温水淋浴后，再将热水注入外面的大烧杯中。图7在一封闭的试管内放一颗白磷，用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，注射器被推向外侧（右侧）。待装置冷却，注射器逐渐向内侧（左侧）移动，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。图8在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷，用胶塞塞住，并推入到玻璃管中部，记下位置。用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，胶塞被推向外侧（右侧）。待装置冷却，胶塞逐渐向内侧（左侧）移动，根据胶塞停止时的位置，确定空气中氧气的体积。此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。热量来源新颖。用刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。推入时，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。玻璃管不宜太短，太短，加热时胶塞会被推出管外。图9用生石灰和水反应时放出的热量使白磷燃烧。烧杯上方玻璃管(预先固定好)中部有一可左右滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，活塞右端的玻璃管口跟空气连通，实验开始前活塞处在刻度5 cm处。图10在一个耐热活塞的底部放一小块（足量）白磷，然后迅速将活塞下压，使空气内能增大，温度达到40。白磷燃烧，产生大量白烟，冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度4处。此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。热量来源新颖，符合低碳、绿色化学的理念。用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。图11将燃着的红磷迅速插入集气瓶内，红磷燃烧，产生大量白烟。待红磷熄灭并冷却后，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新，操作简单。图12在一玻璃管的两端，通过橡皮塞装上两只注射器，玻璃管内装几团细的铜丝，把一个注射器内的空气体积调到50mL的位置，另一只注射器不留空气加热玻璃管的铜丝部位。待铜丝被灼热后，把注射管缓慢地以23次/分的速度左右推动。大约34min之后停止加热。待玻璃管冷却至室温后，注射器内空气减少。推动注射器活塞，空气可以通过装铜丝的玻璃管在两只注射器间来回传送，不会泄漏，且反应充分（氧气消耗彻底）。做该实验时，要注意注射器不宜太小，太小体积变化不大，现象不明显。图13取一定量的白磷放入试管底部的玻璃棉上，塞紧橡皮塞，用指头压住试管上面的橡皮塞，在试管底部稍微加热，大约在55时开始燃烧，生成大量的白烟，在狭窄的反应管中，空气很快消耗掉。待反应结束，装置完全冷却后，装置打开止水夹a，注射器内染色的水进入试管约为试管容积的五分之一。该反应始终在一个密闭的容器中进行，误差较小，现象比较明显，采用染色的水，对比性强。图14用钟罩代替集气瓶进行实验，将燃着的红磷迅速插入钟罩内，红磷燃烧，产生大量白烟。待红磷熄灭并冷却后，钟罩内水面上升约1/5处。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，减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。图15在水槽中盛适量的稀氢氧化钠溶液，并滴入23滴酚酞试液，在小木片上固定一只短蜡烛，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，水位上升。且进入瓶中的液体变红色。在水下用玻片盖上集气瓶，取出，测量集气瓶中水的体积，约为集气瓶容积的15。该实验简便、粗略，可多次重复，容易被学生接受。缺点是