探究空氣中氧氣的含量測定誤差分析.doc

1、探究空氣中氧氣含量的實驗誤差分析在探究空氣中氧氣的含量測定實驗中可以觀察到，紅磷燃燒，產(chǎn)生大量的白煙，放出大量熱；打開彈簧夾后，燒杯中的水沿導(dǎo)氣管進入集氣瓶中，至約占集氣瓶內(nèi)空間的1/5。紅磷燃燒后生成固體五氧化二磷，使集氣瓶中空氣的壓強變小，小于外界大氣壓。在外界大氣壓的作用下，燒杯中的水進入集氣瓶。通過實驗得知，空氣中氧氣的體積約占1/5。實驗時，燃燒匙里要盛入過量的紅磷，紅磷過量，足以使集氣瓶中的氧氣反應(yīng)完，使測得氧氣的體積更接近空氣中氧氣的實際體積。這個實驗還可推論出氮氣不能支持燃燒；集氣瓶內(nèi)水面上升一定高度后，不能繼續(xù)上升，可以說明氮氣不易溶于水。在這個實驗中，為什么有時氣體減少的體

2、積小于1/5呢？導(dǎo)致結(jié)果偏低的原因可能有：（1）紅磷的量不足；（2）瓶內(nèi)氧氣沒有耗盡；（3）裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進入瓶內(nèi)；（4）未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內(nèi)的水的體積減少。該實驗中有時氣體減少的體積大于1/5，又是為什么呢？原因可能是：（1）點燃紅磷后，插入燃燒匙時，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空氣受熱膨脹，部分空氣溢出。（2）實驗開始時，沒有夾或沒夾緊止水夾。針對此實驗可以展開如下拓展。例題1：將足量的下列物質(zhì)分別放在燃燒匙上點燃（或灼燒），分別放入四只如圖所示裝置的廣口瓶中，立即塞緊橡皮塞，反應(yīng)結(jié)束待冷卻后，打開止水夾，導(dǎo)管中水柱上升最少的是

3、放入哪種物質(zhì)的裝置？（ ）A.鐵粉 B.磷 C.木炭 D.鎂解析：鐵粉、磷、鎂在空氣被點燃后，生成物通常呈固態(tài)，而木炭燃燒后，雖然消耗了氧氣，但是生成了二氧化碳氣體，并且二氧化碳氣體不能全部溶解于水，所以導(dǎo)管中水柱上升最少的是放木炭。例題2：某班同學(xué)用如圖所示裝置測定空氣里氧氣的含量。先用彈簧夾夾住乳膠管。點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內(nèi)水面變化情況。實驗完畢，甲同學(xué)的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯小于瓶內(nèi)空氣體積的1/5，乙同學(xué)的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯大于瓶內(nèi)空氣體積的1/5。下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是( )甲同學(xué)可能使用紅磷的量不足，瓶內(nèi)氧氣沒有消耗完甲同學(xué)

4、可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內(nèi)乙同學(xué)可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內(nèi)部分空氣受熱從導(dǎo)管逸出乙同學(xué)可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內(nèi)部分空氣受熱逸出A.只有 B.只有C.只有D.只有解析:根據(jù)本文開始所述內(nèi)容可知，對兩種現(xiàn)象解釋合理的是。例題3：某校化學(xué)興趣小組就空氣中氧氣的含量進行實驗探究：集體討論：（1）討論后同學(xué)們認為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不會跟空氣中的其它成分反應(yīng)，而且生成物為固體。他們應(yīng)該選擇（）A蠟燭 B紅磷 C硫粉為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應(yīng)保證 。（2）小組同學(xué)共同設(shè)計了如圖所示的兩套裝置，你認為合理的是（填編號） 。為了確保實驗的成功，在裝

5、藥品之前應(yīng)該 。分組實驗在討論的基礎(chǔ)上，他們分組進行了實驗。數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)束后，整理數(shù)據(jù)如下：（注：集氣瓶容積為100 mL）組 別123456進入集氣瓶中水的體積（mL）202119202218（3）通過對實驗結(jié)果的交流，大多數(shù)同學(xué)都驗證出氧氣約占空氣體積的 。通過實驗還可以推斷集氣瓶中剩余氣體的性質(zhì)是 。實驗拓展（4）小組的同學(xué)做完實驗后又嘗試用木炭重新做了以上實驗，發(fā)現(xiàn)水幾乎沒有進入集氣瓶。經(jīng)討論，同學(xué)們一致認為如果事先在集氣瓶內(nèi)注入少量 溶液來吸收 氣體，實驗也能取得較好的效果。（5）某同學(xué)對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖所示），你認為改進后的優(yōu)點是： 。解析：應(yīng)該選擇紅磷，為了

6、充分消耗容器中的氧氣，紅磷的用量應(yīng)保證充足。兩套裝置中，比較合理的是A裝置。為了確保實驗的成功，在裝藥品之前應(yīng)該先檢查裝置的氣密性。通過對實驗結(jié)果的交流，能驗證出氧氣約占空氣體積的1/5。通過實驗還可以推斷集氣瓶中剩余氣體不能支持燃燒，不易溶于水。用木炭重新做以上實驗，如果事先在集氣瓶內(nèi)注入少量氫氧化鈉溶液或澄清石灰水來吸收氣體，實驗也能取得較好的效果。改進后的優(yōu)點是，不需要加熱，節(jié)約能源，裝置密封，誤差小。根據(jù)學(xué)生的實際水平，還可以設(shè)計一些其他的相關(guān)實驗來進行探究活動例題4：如圖所示裝置也可用來測定空氣中氧氣的含量。該實驗認識正確的是（ ）A選用紅磷是因為反應(yīng)可以耗盡O2，生成固態(tài)的P2O5

7、B燃燒匙中的紅磷可以換成硫或木炭C燃燒匙中的紅磷越多，水位上升越高D本實驗可以證明空氣含有2、O2、CO2和稀有氣體解析：若將紅磷換成硫或木炭，由于生成的是二氧化硫或二氧化碳氣體，會導(dǎo)致密閉容器中氣體壓強變化不明顯，影響實驗結(jié)論。紅磷的量要過量，以耗盡氧氣，但水位的上升高度并不與紅磷的量有關(guān)，而與空氣中氧氣的含量有關(guān)。該實驗只能測定空氣中氧氣的體積含量，同時說明空氣中主要含氮氣和氧氣，但并不能證明空氣中含有二氧化碳和稀有氣體。例題5：為測定空氣中氧氣所占的體積分數(shù)，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗，在一個耐熱活塞的底部放一小塊（足量）白磷（白磷在空氣中燃燒的溫度為40 ），然后迅速將活塞下壓，可以觀

8、察到的現(xiàn)象為 ；冷卻至原來溫度時，松開手，活塞最終將回到刻度 處，試回答白磷燃燒的原因 。 解析：迅速將活塞下壓，可以觀察到，白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙；冷卻至原來溫度時，松開手，活塞最終將回到刻度4處；迅速將活塞下壓，使空氣內(nèi)能增大，溫度達到40 。例題6：研究性學(xué)習小組的同學(xué)為探究空氣中氧氣的體積分數(shù)，設(shè)計了如圖所示裝置。請根據(jù)圖示實驗回答下列問題：（1）閉合電源開關(guān)，可以觀察到白磷_。（2）裝置冷卻到室溫，可觀察到U型管內(nèi)左側(cè)液面_。（3）通過這個實驗得出的結(jié)論是_。（4）此實驗還可推知反應(yīng)后剩余氣體的兩點性質(zhì)是:_；_。解析：閉合電源開關(guān)，電阻絲發(fā)熱，溫度達到40時白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙。

9、裝置冷卻后，由于左側(cè)中氧氣被消耗，氣體壓強減小，水會在左側(cè)中上升，且上升到1刻度處。該實驗的目的就是探究空氣中氧氣的體積分數(shù)，故實驗結(jié)論應(yīng)該與之有關(guān)。反應(yīng)后剩余氣體的性質(zhì)可從實驗過程中推知，如該氣體與水接觸但未被吸收，說明其難溶于水；該氣體與火焰接觸但未燃燒，說明其不能燃燒，也不能支持燃燒。例題7：某同學(xué)用右圖所示的裝置粗略地測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，圖中燒杯上方玻璃管(預(yù)先固定好)中部有一可左右滑動的活塞，活塞左端管內(nèi)密封有空氣，活塞右端的玻璃管口跟空氣連通，實驗開始前活塞處在刻度5 cm處。已知生石灰與水反應(yīng)能產(chǎn)生大量的熱；可燃物燃燒必須同時具備二個條件，一是有一定的溫度；二是有充足的氧氣

10、。向燒杯內(nèi)加入適量水，與生石灰反應(yīng)的目的是 ?？捎^察到玻璃管內(nèi)開始發(fā)生的現(xiàn)象：白磷(足量) ，活塞向 (填“左”或“右”）移動。實驗結(jié)束，恢復(fù)到常溫后，活塞應(yīng)停在約 cm處，據(jù)此可得出的結(jié)論是： 。解析：向燒杯內(nèi)加入適量水，與生石灰反應(yīng)產(chǎn)生熱量，可以加熱玻璃管內(nèi)的白磷。白磷燃燒，發(fā)出白煙，后又逐漸熄滅。活塞向右移動，應(yīng)停在約4cm處?？傻贸龅慕Y(jié)論是：白磷燃燒消耗玻璃管內(nèi)的氧氣，氧氣在空氣中約占空氣體積的1/5 。例題8：為粗略測量空氣中O2與N2的體積比，某學(xué)生設(shè)計了下圖所示的實驗裝置進行實驗。實驗時，先關(guān)閉彈簧夾a，將螺旋狀的銅絲在酒精燈的灼燒后迅速插入大試管，接觸試管底部的過量的白磷，然后立即塞緊橡皮塞。由于白磷的著火點比紅磷低得多，因此反應(yīng)很容易發(fā)生，可觀察到大試管中產(chǎn)生大量的白煙。試回答以下問題：（1）試配平下列化學(xué)方程式：P+ O2 P2O5（2）待試管冷卻后打開彈簧夾，此時可觀察到的現(xiàn)象為 ，據(jù)此可證實空氣中O2與N2的體積比大約為 。（3）如果裝置氣密性不好，則測出