測定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1、貴州師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院貴州師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院譚穎譚穎 謝平謝平“測定空氣中的氧氣含量測定空氣中的氧氣含量”實(shí)驗(yàn)是人教版九年實(shí)驗(yàn)是人教版九年級化學(xué)（上冊）第二單元級化學(xué)（上冊）第二單元 課題一課題一 空氣空氣 中的中的一個(gè)重要演示實(shí)驗(yàn)。一個(gè)重要演示實(shí)驗(yàn)。 拉瓦錫拉瓦錫 拉瓦錫研究空氣成分所用的裝置拉瓦錫研究空氣成分所用的裝置結(jié)論：空氣由結(jié)論：空氣由1/5的氧氣和的氧氣和4/5的氮?dú)饨M成的氮?dú)饨M成 在集氣瓶內(nèi)加入少量水，并將水面上方空間分為在集氣瓶內(nèi)加入少量水，并將水面上方空間分為5等份，用彈簧夾夾緊膠皮管。點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷等份，用彈簧夾夾緊膠皮管。點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷后，立即伸入

2、瓶中并把塞子塞緊，觀察紅磷燃燒現(xiàn)后，立即伸入瓶中并把塞子塞緊，觀察紅磷燃燒現(xiàn)象。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察實(shí)驗(yàn)象。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及水面的變化情況?，F(xiàn)象及水面的變化情況。 圖圖1 教材原圖教材原圖實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1 1、紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，生成五氧化二、紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，生成五氧化二磷固體，其體積與氣體相比很小，可忽略不計(jì)，磷固體，其體積與氣體相比很小，可忽略不計(jì)，因此，集氣瓶內(nèi)氣體減小的體積即是反應(yīng)消耗掉因此，集氣瓶內(nèi)氣體減小的體積即是反應(yīng)消耗掉的氧氣的體積。的氧氣的體積。2 2、由于氣體體積減少，壓強(qiáng)降低，大氣壓就通、由于氣體體積減少，壓

3、強(qiáng)降低，大氣壓就通過導(dǎo)管把水壓入集氣瓶，而進(jìn)入水的體積等于集過導(dǎo)管把水壓入集氣瓶，而進(jìn)入水的體積等于集氣瓶中原來氧氣的體積。氣瓶中原來氧氣的體積。不足之處不足之處4、實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)管中，試驗(yàn)后導(dǎo)管充滿水，而這部分水、實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)管中，試驗(yàn)后導(dǎo)管充滿水，而這部分水應(yīng)該進(jìn)入容器中，因此造成實(shí)驗(yàn)誤差。應(yīng)該進(jìn)入容器中，因此造成實(shí)驗(yàn)誤差。3、由于集氣瓶的形狀，容積很難均分成五等份，影、由于集氣瓶的形狀，容積很難均分成五等份，影 響測量結(jié)果。響測量結(jié)果。2、紅磷燃燒后在塞入集氣瓶，使得裝置氣密性很難保證。、紅磷燃燒后在塞入集氣瓶，使得裝置氣密性很難保證。1、紅磷著火點(diǎn)較高，熄滅時(shí)可能不是將氧氣耗盡，而、紅磷著火點(diǎn)較

4、高，熄滅時(shí)可能不是將氧氣耗盡，而 是氧氣的濃度降低到不再支持紅磷燃燒。是氧氣的濃度降低到不再支持紅磷燃燒。5、集氣瓶內(nèi)徑大且從整體外形上看上下內(nèi)經(jīng)不完全、集氣瓶內(nèi)徑大且從整體外形上看上下內(nèi)經(jīng)不完全相等，難準(zhǔn)確推算出空氣中氧氣的含量。相等，難準(zhǔn)確推算出空氣中氧氣的含量。6、紅磷在空氣中灼燒，產(chǎn)生少量白煙污染空氣。、紅磷在空氣中灼燒，產(chǎn)生少量白煙污染空氣。二、文獻(xiàn)調(diào)研：二、文獻(xiàn)調(diào)研： 1、改進(jìn)原因、改進(jìn)原因:u 紅磷點(diǎn)燃后再放入集氣瓶中，由于氣體膨脹會趕走紅磷點(diǎn)燃后再放入集氣瓶中，由于氣體膨脹會趕走一部分空氣，其中一部分空氣，其中4/5的氮?dú)庖脖划?dāng)成氧氣來測定了，的氮?dú)庖脖划?dāng)成氧氣來測定了，導(dǎo)致測

5、量結(jié)果偏大。導(dǎo)致測量結(jié)果偏大。u 在酒精燈上點(diǎn)燃紅磷時(shí)，會有一部分白煙逸散到空在酒精燈上點(diǎn)燃紅磷時(shí)，會有一部分白煙逸散到空氣中，對環(huán)境造成污染氣中，對環(huán)境造成污染（一）俞紅星的改進(jìn)（一）俞紅星的改進(jìn) 圖圖2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置一改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置一2、改進(jìn)方法及裝置圖、改進(jìn)方法及裝置圖 圖圖3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置二改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置二 圖圖4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置三改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置三3 3、改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)、改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)l 三種方法設(shè)計(jì)科學(xué)，且所測得氧氣在空氣中的體三種方法設(shè)計(jì)科學(xué)，且所測得氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)非常接近積分?jǐn)?shù)非常接近1/5;l 減少在酒精燈上灼燒并伸入瓶中步驟，符合環(huán)保減少在酒精燈上灼燒并伸入瓶中步驟，符合環(huán)保理念；理

6、念；l 其中方法三為最優(yōu)，氣密性更好、現(xiàn)象直觀明顯、其中方法三為最優(yōu)，氣密性更好、現(xiàn)象直觀明顯、儀器簡單，操作簡便、容器小巧，節(jié)約藥品，整儀器簡單，操作簡便、容器小巧，節(jié)約藥品，整個(gè)反應(yīng)耗時(shí)短。個(gè)反應(yīng)耗時(shí)短。 （二）李凱等利用壓強(qiáng)傳感器的改進(jìn)（二）李凱等利用壓強(qiáng)傳感器的改進(jìn)1 1、改進(jìn)原因、改進(jìn)原因:u 教材中紅磷在瓶外燃燒教材中紅磷在瓶外燃燒,污染環(huán)境。污染環(huán)境。u 當(dāng)燃著的紅磷伸入瓶內(nèi)瞬間空氣會發(fā)生膨脹，當(dāng)燃著的紅磷伸入瓶內(nèi)瞬間空氣會發(fā)生膨脹，導(dǎo)致測量結(jié)果有誤差。導(dǎo)致測量結(jié)果有誤差。2 2、改進(jìn)方法及其裝置圖、改進(jìn)方法及其裝置圖紅磷紅磷空氣中氧氣含量百分比：空氣中氧氣含量百分比：P1P2=

7、_P11003 3、改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)、改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)在密閉空間進(jìn)行，綠色環(huán)保，采用壓強(qiáng)傳實(shí)驗(yàn)在密閉空間進(jìn)行，綠色環(huán)保，采用壓強(qiáng)傳感器提高了實(shí)驗(yàn)的成功性。感器提高了實(shí)驗(yàn)的成功性。改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)在密閉體系中進(jìn)行，減少了在空氣實(shí)驗(yàn)在密閉體系中進(jìn)行，減少了在空氣中點(diǎn)燃磷的步驟，生成的白煙不會逸到中點(diǎn)燃磷的步驟，生成的白煙不會逸到空氣中污染環(huán)境空氣中污染環(huán)境試管體積比廣口瓶體積小，所需磷的量試管體積比廣口瓶體積小，所需磷的量也少，節(jié)約藥品且冷卻時(shí)間短也少，節(jié)約藥品且冷卻時(shí)間短實(shí)驗(yàn)操作步驟簡單，便于學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)操作步驟簡單，便于學(xué)生操作在水中加入紅墨水后更便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在水中加入紅墨水后更便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1高長禹高長禹.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的研究進(jìn)展中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的研究進(jìn)展(J).重慶三峽學(xué)重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)院學(xué)報(bào),2012,(3)2董如中董如中,王仲春王仲春.測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)(J).中中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備,2015,(1)3李凱李凱,鮑正榮