化学实验—空气中氧气的含量

Experiment of ratio of oxygen in air

在初中阶段，学习化学的基础是实验，在平时学习的时候一定要把课本上的实验理解透彻。空气中氧气含量的测定实验是初中化学中的一个重点实验，但很多同学在对实验装置的理解不够好，分析原因时容易出错。

认真思考：

我们要确定本实验的实验目的、实验原理和实验装置：

实验目的:测定空气中氧气的含量

实验原理：选取可燃物在密闭容器中燃烧，消耗空气中的氧气，使密闭容器内的压强减小，由于压强的差异，烧杯中的水进入集气瓶，进入集气瓶的水的体积约等于消耗的氧气的体积。

反应原理：磷 + 氧气五氧化二磷

实验装置：

实验过程：在进行实验时，关闭弹簧夹，引燃燃烧匙中的红磷，快速放入集气瓶并拧紧，反应后冷却至室温，再打开弹簧夹，观察实验现象。

实验现象：

①红磷燃烧时产生大量白烟；

②烧杯中的水沿导管进入集气瓶里，集气瓶内水面上升了约1/5体积。

实验结论： 通过实验得出 O₂约占空气体积的1/5，可支持燃烧。

但在实验时，我们很多时候得到的结论并不是O₂体积约占空气体积的1/5，会出现O₂体积小于空气体积的1/5，或出现O₂体积大于空气体积的1/5，这时候就需要我们认真分析一下，在实验过程中出现了哪些问题导致的上述现象。

导致O₂体积小于空气体积的1/5的原因：

①红磷量不足，燃烧时没有耗尽瓶内氧气；（瓶内氧气还有剩余）

②瓶塞没有塞紧，使外界空气进入瓶内；（装置漏气，外界空气进入集气瓶）

③未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减少；（瓶内压强与外界压强差没有达到最大值）

④导管内未事先充满水影响实验结果。

导致O₂体积大于空气体积的1/5的原因：

①弹簧夹没有加紧；（燃烧时瓶内压强增大导致部分空气从弹簧夹处漏出）

②红磷升入瓶中的速度太慢。（红磷已经放入瓶内对瓶内空气加热，瓶内空气体积膨胀，瓶塞没有塞好导致气体逸出）

由于这套实验装置容易造成误差，所以我们可以对实验装置进行改进,如下图:

最后一幅图中，利用铜粉消耗装置内的氧气，注射器来测量空气的体积，气球平衡内外气压。整个实验过程中，装置一直处于密闭容器中，使整个实验结果比较准确。