CO2和O2验满及收集方法可靠性研究

文 湖北省赤壁市实验中学黄新阶湖北省咸宁市教科院 姚志红

CO2和O2验满及收集方法可靠性研究

文 湖北省赤壁市实验中学黄新阶湖北省咸宁市教科院 姚志红

一、提出问题

初中化学教科书指出：用向上排空气法收集O2和CO2时，验证是否收集满了（验满）的方法是：用一根带火星的木条置于集气瓶口，木条复燃说明O2已集满；用一根燃着的木条置于集气瓶口，木条熄灭说明CO2已集满，并强调CO2只能用向上排空气法收集。

带火星的木条只能在纯氧中（空气排净）才能复燃？如果不是这样，O2体积分数达到多少时能使带火星的木条复燃？

另外，只有CO2体积分数达到百分之百时燃烧的木条才会熄灭吗？标准状态下乙炔在水中的溶解度为1.050，比CO2在水中的溶解度0.875要大，为何能用排水法收集乙炔而不能用排水法收集CO2？

二、研究过程

1.取5个200毫升的塑料量杯，分别装入总容积10%、20%、30%、40%、50%的水，并用毛玻璃片盖住，编号为1、2、3、4、5。

2.向大试管中加入高锰酸钾，加热使其反应，分别用排水集气法将上述1至5号塑料量杯中的水排去。

3.将带火星的木条依次插入1至5号塑料量杯中（每次木条插入的深度相同，且处在中间位置），观察并记录现象，列入下表：

塑料量杯编号12345收集O2的体积分数(%)1020304050空气的体积分数(%)9080706050总O2体积分数(%)28.936.844.752.660.5带火星木条的状况火星微亮火星亮火星很亮木条复燃木条复燃

4.在1000毫升量杯中分别用排水法收集50毫升、100毫升、150毫升、200毫升的CO2，把量杯口稍稍提出水面，让空气进入杯中，得到CO2体积分数为5%、10%、15%、20%的气体，用燃着的木条检测，发现木条在体积分数为5%、10%、15%的CO2中都不熄灭，在20%的CO2气体中立即熄灭，进一步实测，杯中CO2的体积分数为16%以上，木条都不能燃烧。

5.用排水集气法将两只100毫升相同的量筒集满乙炔和CO2，同时倒插在两个盛水的水槽中，观测乙炔和CO2在水中的溶解性和溶解速度。实验表明：两种物质在一定时间内（一周），气体被溶解的量都不多，但CO2在水中的溶解速度比乙炔快。用排水集气法收集CO2，不到一分钟就集满一瓶，丝毫看不出与收集O2的差异。

三、研究结论

通过带火星的木条复燃并不能判断O2是否集满，只能说明O2浓度不低于50%；用燃烧着的木条熄灭判断CO2已集满并不可靠；CO2在水中的溶解度和溶解速度都不大，只要不是精密定量实验，可用排水法集气。