2教材上的科学探究：空气中氧气含量测定

测定空气中氧气的含量探究实验设计1．化学反应原理如图5-1所示，利用磷燃烧消耗空气中的氧气，从而使容器内形成负压，打开止水夹后，水进入容器内。

进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。

2．探究方案：⑴在集气瓶中放入少是水（用于溶解生成的五氧化二磷，同时可吸收燃烧产生的热，有利于瓶内降温），做上记号，并将瓶内剩余体积均分为五等分。

⑶用止水夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。

观察到红磷燃烧，产生浓厚的白烟。

⑶红磷熄灭后，冷却至室温，打开止不夹，观察到水进入集气瓶内，最终水面在五分之一记号处。

3．要做好该实验，关键要注意以下几点：⑴用更易燃烧的可燃物代替红磷（如白磷）；⑶装置的气密性要好；⑶燃烧匙伸入集气瓶中的速度要快，并塞紧塞子。

5．资源开发：通过刚才的分析，我们知道，在做好本探究实验除用白磷代替红磷外，就是尽可能防止或减少气体泄漏的可能。

我们可以利用以下装置来进行探究：⑴用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧。

此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。

如图5-2。

⑵用水浴加热的办法使白磷燃烧，也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。

白磷的着火点仅40℃，水温稍高，足以使白磷着火燃烧。

如图5-3。

做此实验时，盛白磷的广口瓶不能直接放入沸水中，也以免广口瓶因骤热而爆裂。

可先用温水淋浴后，再将热水注入外面的大烧杯中。

⑶用钟罩代替集气瓶进行实验，如图5-4所示。

钟罩下方敞口，气体受热膨胀时，可将水压出一部分从产生减压作用。

用此法既减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。

⑷在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷，用胶塞塞住，并使从推入到玻璃管中部，记下位置。

用酒精灯微微加热白磷，使之燃烧，同样可观察到白磷燃烧，有大量白烟生成，胶塞被推向外侧（右侧）。

待装置冷却，胶塞逐渐向内侧（左侧）移动，根据胶塞停止时的位置，确定空气中氧气的体积。

如图5-5。

这种方法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。

“测定空气中氧气的含量”实验探究作者：胡巢生来源：《教学与管理(中学版)》2013年第05期一、探究的价值以问题情景驱动科学探究活动，通过师生合作逐步探讨“测什么”、“在哪测”、“怎样测”3个问题，明确研究的对象是纯净物而不是混合物，测定的是氧气而不是空气。

促使学生获得空气成分的相关知识，体验科学的实验方法，形成科学的思想观念。

1.药品的探究由于初中生刚刚接触化学，对于燃烧什么物质把空气中的氧气消耗掉难以选择，教科书中使用的药品是红磷（图1），教师可以引导学生思考为什么用红磷，从红磷的用量展开探究，采用不同的用量让学生观察，根据观察结果去分析，明确只有红磷的量充足才能得到准确的结果。

问题导引下形成假设，通过对进入集气瓶中的液体体积的情况分析，讨论用木炭、硫磺代替红磷是否可以？学生会想到木炭、硫磺燃烧的产物是气体，且消耗的氧气的体积恰好等于生成的气体的体积，密闭体系内气体的压强几乎没有变化。

通过对比得出生成物必须是固体的要点。

随着知识的积累，还可以尝试用铁丝、镁带等代替红磷，等得不到正确结论时再和学生们一起找原因，通过关注在实验操作、实验技能等方面的探究活动，引导学生对实验现象的观察和分析，回答出“测什么”的问题，使学生完成从简单应用到综合应用的升级。

2.实验装置的探究实验装置的探究是解决“在哪测”的问题，很多人对实验装置进行了改进。

为减少实验的误差，保证实验装置密闭，用白磷代替红磷，改用电热丝加热、凸透镜将太阳光聚焦加热、水浴加热等，仪器改为由集气瓶和烧杯组装、注射器和试管组装、玻璃钟罩和水槽组装等。

对此，教师应理性地反思各种实验装置的设计思路，把构造简单、操作方便、现象直观的优秀的设计方案应用到我们的教学中。

教师还可给出多种仪器选择，组装出更多的装置，小组讨论后找出优点。

让学生自主探究，不仅可以使学生更加熟悉实验仪器，而且可以锻炼学生发散思维的能力，有利于培养学生的创新精神和实践能力。

3.实验结果的探究在教学过程中，教师要对实验结果有多视角、多维度的分析，充分挖掘教学内容的功能价值，它不仅有承载知识本体的功能，也有承载能力培养的功能。

中考化学复习科学探究之《测定空气里氧气含量的探究》1、课外探究小组的同学利用图1所示的装置验证空气中氧气体积分数，实验小组同学首先按图组装好实验装置，装足量红磷的燃烧匙位于瓶内中间，而装足量白磷的燃烧匙却浸没在蒸馏水下。

他们利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷被点燃，燃烧现象为。

【提出问题】红磷在四颈平底烧瓶内燃烧熄灭后，瓶中是否有氧气剩余？【猜想假设】猜想①：有氧气剩余；猜想②：无氧气剩余。

【实验验证】待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷再次被点燃。

（1）红磷属于（填“单质”、“化合物”或“混合物”）。

（2）红磷燃烧产物与瓶底热水反应生成磷酸（H3PO4）的化学方程式为。

（3）根据题意，得出结论：猜想正确。

【反思交流】用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是（“可行”或“不可行”）的，其理由是。

【拓展延伸】实验小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，用氧气传感器测量的容器内氧气浓度变化曲线图如图2．则，在图中（填“A、B、C、D、E”）点时红磷燃烧熄灭；请你解释曲线 AB 段、CD 段、DE 段氧气浓度变化的主要原因：123答案：解：红磷被点燃，剧烈燃烧，产生白烟，放热。

故填：产生白烟。

【实验验证】（1）红磷是由磷元素组成的纯净物，属于单质。

故填：单质。

（2）红磷燃烧产物五氧化二磷与瓶底热水反应生成磷酸（H3PO4）的化学方程式为：P2O5+3H2O2H3PO4。

故填：P2O5+3H2O2H3PO4。

（3）根据题意可知，氧气没有完全反应，猜想①正确。

故填：①。

【反思交流】用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是不可行的，其理由是红磷完全反应后，装置中剩余有氧气。

故填：不可行；红磷完全反应后，装置中剩余有氧气。

【拓展延伸】在图中C点时红磷燃烧熄灭；AB 段氧气浓度变化的主要原因：温度没有达到红磷的着火点，氧气几乎不消耗；CD 段氧气浓度变化的主要原因：红磷熄灭，温度下降，生成的五氧化二磷下降，氧气上浮；DE 段氧气浓度变化的主要原因：白磷燃烧消耗氧气。

《测定空气中氧气的含量》实验说课稿(全国化学实验说课大赛获奖案例)《测定空气中氧气的含量》实验说课稿一、使用教材科粤版九年级《化学》第二章第一节二、实验仪器50mL针筒、单孔橡胶塞、玻璃导管、橡胶导管、吸管、100ml锥形瓶、50mL量筒、止水夹、镊子、滤纸三、实验药品白磷、红墨水、热水80ºC四、实验改进创新点1．对教材传统实验进行部分改进。

①将药品“红磷”换成“白磷”，采用水浴加热引燃，增加针筒部分的设计，改进了空气由于受热膨胀引发的逸出问题和燃烧时的白烟污染，这样既减少原来实验的装置的误差，也具有环保意识。

②用带有精密刻度的量筒代替烧杯，直接读出精确数值，提高实验的准确性。

2．在正式实验之前，增加学生分组实验一：针筒抽气实验。

常规的理论分析，对于部分学生理解实验原理还是有难度的，而这个小实验的设计，给学生提供了宏观事实，直接让学生感受客观规律，加深理解。

3．实验讲授过程中以问题作线索，以实验为依托，层层递进，学生“快”又“乐”地通过“问题引领探究”掌握知识。

5、实验讲授价值从教材知识结构来说，空气对学生来说是一种非常熟悉的气体，教材选择了空气作为初中化学中接触物质知识的开端，不仅承接了学生在已有的生活经验，以及小学科学课程研究中对空气知识的认识，并且为后续混合物纯净物概念、氧气、二氧化碳的研究奠定了坚实的基础，启了承上启下的作用。

而化学实验教学，本身就可以激发学生的研究兴趣，为学生提供宏观事实依据，创设真实的科学探究情景，引发学生认知冲突，从而培养其发现问题、解决问题的能力。

本节实验课的价值主要体现在三个方面：①知识构建方面，本节课要求学生会用科学方法定量地来测定空气中氧气的含量，同时了解空气中重要气体的性质，教会学生分析混合物组成的实验方法。

②研究方法指导方面，让学生深刻感受到实验是研究化学的一种重要途径，发展了学生观察、分析、归纳等能力，转变了研究方式。

③情感科学价值方面，科学探究的整个实验过程，带给学生从未有过的科学体验。

《空气中氧气含量的测定》实验的分析一、《空气中氧气含量的测定》实验的教育功能和价值：第一、通过设计实验，体验化学实验带来的乐趣，养成实事求是的科学态度，形成善于合作、勤于思考、严谨求实的科学精神。

第二、激趣引题，自学探究激趣引题是指教师的课堂导入要引人入胜，要能抓住学生的心，调动学生的情绪。

良好的学习情绪和精神状态，是学生自主学习成败的关键。

自学探究则是指教师指导下的学生活动，是影响全局、辐射全课的重要环节。

在信息社会开放式教育的条件下，教师和学生之间的关系已不在是教师“单向输出”和学生“被动接受”的关系，教师的角色必然转化为既是知识的输出者又是学生自主学习的引导者。

作为学生自主学习的引导者，教师应该在学生自学探究的过程中为他们指明方向，传授方法，关键时刻给予指导和支持。

第三、培养学生科学观察，尊重事实，敢于怀疑，大胆质疑，善于用学过的和查阅的知识和方法探究释疑，善于思考、描述实验现象和掌握基本的实验操作技能；第四引导点拨，实验探究化学是一门以实验为基础的自然科学。

教师应改变传统的实验教学模式，一切以学生的发展为本。

初中阶段的各类化学实验，对学生都极具诱惑力，充分利用实验，对培养学生的创新意识是极有价值的。

在实验教学过程中，既要重视技能训练同时还要重视创新能力的培养。

激发学生求知、探究的欲望，培养他们自我发现问题、解决问题的能力。

第五、培养学生从现象到本质的分析、解决、探究问题的能力及细致认真的科学态度，增进学生对科学探究的理解，把培养学生的实验技能、创新精神和科学探究能力同时推进；第六、解疑导拨，合作探究学生通过实验解决问题，同时又在实验中发现问题。

以往问题的解答全由教师包办代替，得出的结论学生被动地接受后死记硬背，造成学生只知其然，而不知所以然，而无法培养学生解决实际问题的能力。

因此在现代教学中，教师完全可以尽可能地创造机会引导学生在边学边探中解决问题，让学生亲自动手、动脑，互相合作，利用各种方式方法合作探究。

测定空气中氧气的含量课本实验再现（1）实验用品①仪器：集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、导气管、乳胶管、弹簧夹、烧杯、酒精灯及火柴。

②药品：红磷、水。

（2）实验原理利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，水进入容器，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。

（3）实验步骤①连接装置并检查装置的气密性；②在集气瓶内装入少量的水，并将水面上方空间分成五等份，并做上记号；③用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中，并把塞子塞紧，观察红磷燃烧现象；④待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察实验现象。

（4）实验现象①红磷燃烧，发出黄色火焰，产生大量白烟，放出热量；②冷却后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。

（5）实验结论空气中氧气约占空气总体积的1/5。

（6）注意事项①红磷要过量；②装置必须密封；③冷却至室温后打开弹簧夹；④插入燃烧匙的速度要快；⑤弹簧夹要夹紧；⑥塞塞子要迅速；⑦集气瓶内加入少量水；⑧实验所用药品一般为红磷，不能用硫、木炭、铁丝等物质代替。

【注意】哪些因素会导致结果偏小？哪些又会导致结果偏大呢？偏小：红磷量不足、装置气密性不好、未待冷却就打开弹簧夹、点燃红磷后伸入集气瓶内过慢。

偏大：弹簧夹未夹紧、塞塞子动作太慢。

拓展训练1.如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图，有关此实验的结论与分析错误的是( )A.此实验证明，氧气约占空气体积的1/5B.此实验证明，反应后组气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧C.该实验中的红磷还可以用硫来代替D.若该实验没有达到预期目的，可能的原因之一是装置气密性不好造成的2.某同学利用如图所示装置，选用不同可燃物测定空气里氧气的含量。

实验起始时在集气瓶中装入少量水，并将水面上方空间分为五等份。

将燃烧匙内的可燃物加热至燃烧或红热后，伸入瓶中塞紧瓶塞。

冷却至室温后打开弹簧夹，记录数据如表（装置的气密性良好）。

2020年中考化学总复习科学探究——空气中氧气含量的测定1.食品安全，关乎民生，食品脱氧剂（以活性铁粉为主的物质组成）能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气，使食品处于无氧状态，有效控制细菌、霉菌的生长，以保持食品的色、香、味，张山等同学用“嫦娥”牌月饼的脱氧剂进行空气中氧气含量和性质的探究，实验装置如图所示：下表是张山同学在实验过程中记录的有关数据：回答：（1）脱氧剂发生的某一化学反应生成了氢氧化亚铁（铁为+2价），请你填写该化学方程式中生成物的化学式：；（2）探究实验过程中能观察到量筒中的液面不断下降，水被吸入到的广口瓶中，原因是（填序号）；A．瓶中氧气与铁反应，压强减小B．水被蒸发到空气中（3）分析表中数据得知，至少经过分钟后，量筒中的液面不再下降；（4）根据表中实验数据进行推算，集气瓶中氧气的体积分数是（填序号）；A．10 B．15 C．20（5）小虎同学的实验用时45分钟，结果发现集气瓶中收集到的水约为张山同学的三分之一，请你帮小虎同学找出造成实验失误的可能原因之一：。

2.（9分）用如图所示装置测定空气中氧气的含量，其中集气瓶的容积为，装有水，量筒内装有水。

实验步骤如下（装置气密性良好，部分操作已略去）：Ⅰ. 用强光手电照射，引燃足量红磷；Ⅲ. 计算空气中氧气的体积分数。

（1）红磷燃烧的文字表达式为。

（2）红磷的作用是。

（3）集气瓶内水的主要作用是。

（4）实验中观察到集气瓶内的液面先下降后上升，原因是。

（5）此实验得出“氧气体积约占空气体积”的结论，得出此结论对应的实验现象是。

（6）步骤Ⅱ中，未冷却至室温就读取，会使读取的量筒中水的体积数值（填“偏高”、“偏低”、“相等”)。

(7)步骤Ⅱ中，读取量筒中的水的体积时，仰视，会使氧气含量的测量值（填“偏高”、“偏低”、“相等”)。

(8)步骤Ⅱ结束后，集气瓶中气体为（填“纯净物”、“混合物”）。

(9)此实验原理利用了氮气的物理性质是。

3.（6分）化学小组利用图1装置探究物质在空气中燃烧后氧气浓度的变化。

空气氧气含量测定
一、实验目的
本实验旨在测定空气中的氧气含量。

通过实验，了解氧气在空气中的比例，以及不同环境下的氧气含量变化，进一步理解氧气对生物体的重要作用。

二、实验原理
氧气是空气中的主要成分之一，约占20%。

本实验通过燃烧法测定氧气含量。

当物质在空气中燃烧时，它会消耗氧气。

通过测量燃烧前后空气中氧气含量的变化，可以推算出氧气在空气中的比例。

三、实验材料与器具
1.广口瓶
2.燃烧匙
3.精密天平
4.称量纸
5.酒精灯
6.橡胶管
7.三角架
8.砝码
9.铜丝（直径约2mm）
10.火柴
11.干燥剂（如无水氯化钙）
四、实验步骤
1.在广口瓶底部铺一层干燥剂，用以吸收水蒸气。

2.将铜丝绕成螺旋状，一端与燃烧匙相连，另一端穿过橡胶管。

3.用精密天平称量10g铜丝，放入燃烧匙中。

4.用砝码平衡广口瓶与燃烧匙之间的重量，记录平衡后的读数。

5.用火柴点燃铜丝，迅速放入广口瓶中，并立即塞紧瓶塞。

6.观察并记录燃烧过程中的现象，注意广口瓶内火焰的颜色和燃烧时间。

7.燃烧结束后，待广口瓶冷却至室温，再次进行称重。

8.根据燃烧前后的重量差，计算消耗的氧气质量。

9.通过消耗的氧气质量，计算空气中氧气的含量。

10.对实验结果进行整理和分析，得出结论。

五、注意事项
1.实验过程中要保持空气流通，避免缺氧。

【同步实验课】空气中氧气含量的测定【实验目的】1．通过实验探究，学会测定空气中氧气含量的实验方法。

2．通过观看和动手实验，培养学生发现问题能力和实验操作能力。

3．通过实验探究，发现实验的不足之处并能加以改进，培养学生的科学探究思维。

【实验仪器】大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡皮塞和导管【实验试剂】红磷、蒸馏水【实验步骤】（1）按图所示连接装置，并检查装置的气密性；（2）集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分为5 等份；（3）夹紧弹簧夹，取过量（或足量）红磷于燃烧匙中；（4）点燃红磷，立即伸入集气瓶中，塞紧瓶塞；（5）红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。

【实验现象】（1）红磷燃烧产生大量白烟；（2）冷却后打开止水夹，烧杯中的水一部分沿导管流入集气瓶中，瓶内液面上升约1/5。

【实验结论】空气中氧气约占空气总体积的1/5。

1. 实验原理（1）红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开止水夹，在大气压的作用下，烧杯内的水进入集气瓶中，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。

（2）反应的文字表达式：磷+氧气点燃→五氧化二磷。

【注意】（1）此实验对实验药品的要求：只能消耗空气中的氧气，燃烧的产物不能是气体。

01实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练05真题感悟（2）实验开始时，预先在集气瓶里放入少量水的目的是；①吸收热量，有利于降低温度；①吸收生成的白烟，防止污染空气。

（3）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。

（4）集气瓶内剩余气体的性质：①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；①化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。

2. 实验误差分析（1）若实验结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中；①红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完；①未冷却到室温就打开止水夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小。

（2）若实验结果大于1/5，原因可能是：①弹簧夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内部分气体受热膨胀沿导管逸出；①燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。