空气中氧气含量的测定

2022-05-30赵培龙

初中生学习指导·中考版 2022年9期

关键词：红磷气瓶氧气

赵培龙

要点提炼

要点1：实验原理

物质在密闭容器中与空气中的氧气发生反应，使密闭容器中的压强减小，由于压强差，烧杯中的水被大气压压入容器，进入容器中的水的体积约等于反应消耗的氧气的体积。

要点2：误差分析

（1）测定结果偏小的原因：①红磷的量不足，导致装置中的氧气未被消耗完;②装置气密性不好，导致外界空气进入装置内;③没有冷却到室温就打开弹簧夹，导致进入集气瓶中的水的体积偏小。

（2）测定结果偏大的原因：①没有夹紧弹簧夹，红磷燃烧时集气瓶内的气体受热膨胀，沿着导管逸出;②燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内的部分气体受热逸出。

要点3：红磷替代药品的选择

（1）药品在空气中易被点燃。如：不能用铁丝代替红磷的原因是铁丝在空气中不能燃烧。

（2）药品只与空气中的氧气反应而不与空气中的其他物质反应。如：不能用镁条代替红磷的原因是镁条不仅与空气中的氧气反应，还能与氮气、二氧化碳反应，会使得测量的结果偏大。

（3）尽可能选择与氧气反应只生成固体的药品。若选择的药品与氧气反应有气体生成，应选择适当的试剂吸收生成的气体。如：不能用木炭（或硫粉）代替红磷的原因是木炭（或硫粉）燃烧后产生的氣体会弥补集中瓶中反应所消耗的氧气的体积，导致测得的氧气的体积不准确。若用木炭（或硫粉）代替红磷时，应选用氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳（或二氧化硫）。

拓展提升

1. 实验装置的改进

（1）改进原因。①实验时在容器外点燃红磷，燃烧产物会污染环境，将燃着的红磷伸入集气瓶时，空气受热膨胀逸出，会使得测量结果偏大，因此可改进为在密闭容器中进行。②集气瓶的刻度读数较粗略，且会有部分水残留在导管中，使测量结果不准确。

（2）改进思路。①点燃方式的改进：实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭，如图1、图2所示。②测量方式的改进：利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图3所示。

2.实验原理的创新

为减小实验误差，可利用铁的锈蚀（如图4）、加热铜丝（如图5）测定空气中氧气的含量，结果更准确。

探究应用

例空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】图6是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。

（1）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内

减小，烧杯中的水倒吸入集气瓶。若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。

【提出问题】有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7%时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测量结果与理论值误差较大。