利用传感器分析空气中氧气含量测定的误差

章永军

（苏州工业园区星海实验中学 江苏 苏州 215021）

利用传感器分析空气中氧气含量测定的误差

章永军

（苏州工业园区星海实验中学 江苏 苏州 215021）

燃烧法测定空气中氧气体积含量时，经常会有误差，有的误差是可以控制，但是有的误差是很难控制的。红磷在燃烧时，当氧气含量低到一定程度时，燃烧的红磷就会熄灭。利用氧气传感器可以测定，容器中是否有氧气剩余，还有多少。另外燃烧的红磷在容器中所处的位置不同，消耗氧气的体积也不一定相同，那么把红磷放在哪个位置燃烧时，更有利于消耗氧气呢？本文主要在这几方面进行了实验探讨。

氧气传感器；燃烧法；氧气体积含量

1.问题来源

空气中氧气体积含量的测定,在《义务教育课程标准实验教科书》九年级上册（修订本）2008年6月第四版中用红磷燃烧法来进行测定。我们在进行实验时往往会产生一些误差，这些误差有很多是人为操作不当引起，如：取药品时红磷不足，装置的气密性不好，止水夹在燃烧时没有夹紧，在外点燃红磷时，伸入瓶中的速度太慢，瓶内1/5体积划分的不够精确等等，这些操作都可以人为控制。但是也有一些因素通过人的努力也很难控制的。那么什么样的因素是我们在实验时无法控制的呢?我利用了图1装置进行实验。

2.实验步骤

首先对装置进行改进，如图1所示，这样改进的目的使装置的气密性良好，操作也比较简单，只要点燃红磷以后盖上烧杯，就可以利用氧气传感器测定氧气的含量的变化了。

图1

在测定的过程中，装置内氧气的体积分数逐渐减少，可以直观的看出红磷燃烧消耗的氧气，但是当红磷燃烧熄灭时，待白烟消失后氧气的含量为6.2%，可见燃烧并不能完全消耗氧气，当氧气含量很低的时候，红磷已不能燃烧。可见红磷燃烧法测定氧气的体积含量时，另外一个误差来自实验本身即红磷在燃烧时，即使过量也不能完全耗尽装置内的氧气。

3.新的问题

在实验时，我又想到另外一个问题，红磷在燃烧时，把红磷放在哪个位置更有利于它和氧气的充分接触呢？为此我又进行了如下实验，

图2所示：将装满红磷的燃烧匙点燃红磷后，分别靠近A、B、C、D、E五个位置， 进行5次实验（每次实验做三遍），根据传感器的实验数据得到A处的数据如下：

图2

4.实验结论

根据相同的方法，在B、C、D、E处分别测定，所得数据如下表：

（注：在A、D处燃烧时，要注意燃烧匙当心不要和烧杯壁接触，在E处燃烧时，燃烧匙要当心不要接触水面）

红磷在烧杯中的位置 A B C D E剩余氧气的含量 (体积分数)7.5 7.6 6.2 5.0 4.5 4.2 3.4 4.0 3.5 7.0 7.6 8.0 4.0 3.8 4.0平均值（去除误差大的数值）7.5 5 4.3 5 3.4 5 7.6 4.0

可见通过以上的数据，C、E处更有利于红磷和氧气的充分接触，所以在实验室，将燃烧匙放置在烧杯的中心位置或中间略偏下的位置，实验更加精确，但是无论怎样都很难完全消耗装置中的氧气。

［1］教育部.基础教育课程改革纲要（试行）［M］.北京：人民教育出版社，2001

［2］高剑南，王祖浩.化学教育展望［M］.上海：华东师范大学出版社，2001

［3］符益婷，金惠文.利用传感器探究物质的溶解性［J］.化学教与学，2011，（4）

1008-0546（2011）07-0091-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008－0546.2011.07.043