空气中氧气体积分数测定实验

测定空气中氧气含量实验的改进

作者：暂无

来源：《发明与创新·中学生》 2018年第3期

文 湖北省赤壁市第一高级中学高三（3）班 刘魏毅

湖北省赤壁市第一高级中学高三（19） 班 刘润泽

一、问题的提出

人民教育出版社、课程教材研究所和化学课程教材研究开发中心编著的义务教育教科书化学九年级上册第27页实验2-1中提到，在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份，如图1所示。用弹簧夹夹住乳胶管，点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞，待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。

利用该装置按照教科书上所描述的步骤操作，实验结果偏小，表现为水进入瓶中的体积不到1/5。

二、教科书实验设计缺陷分析

教科书中介绍的实验主要存在以下几个缺陷。

1.易漏气

装置气密性难以把控，导致集气瓶外的空气进入集气瓶；导管中没有注满水，当红磷燃烧并冷却后，进入的水会部分残留在导管中，导致实验结果出现误差。

2.说服力弱

在点燃红磷伸入广口瓶内、塞紧瓶塞之前的过程中，空气受热膨胀，从导管逸出，使容器产生负压，瓶外的空气也有可能进入瓶中。气体有进有出，两者体积是否相等不得而知，因此进入广口瓶的水面高度没有说服力。

3.误差太大

广口瓶没有刻度，肉眼不容易判断水的体积是否为1/5；按照教材中的说明进行操作，水都达不到1/5体积。红磷在燃烧时，即使过量也不能完全耗尽装置内的氧气，测量结果会偏小。

笔者用氧气传感器多次实测磷燃烧后残余的氧气量，当红磷燃烧熄灭直至冷却后，装置中的氧气含量为6.2%至7.8%，白磷燃烧后装置中残余氧的含量为2.2%至2.9%，多次实验结果基本一致。

三、改进方法

方案一

取黄豆大小的白磷放入大试管，立即塞紧橡皮塞，用酒精灯加热至白磷燃烧，冷却后将试管倒插在水中，拔去塞子，水立即进入试管。在水中塞紧塞子后把试管拿出水面，测出水的体积，恰好占试管体积的1/5。也可将白磷放入100ml的注射器，按图2所示操作。

空气中氧气体积分数的测定实验

以空气中氧气体积分数的测定实验为题，本文将介绍如何进行空气中氧气体积分数的测定实验，并分析实验结果。

实验所需材料和仪器有：空气样品、真空泵、氧气传感器、采样瓶、气密密封装置、气体分析仪等。

实验步骤如下：

1. 准备工作：

a. 确保实验环境干净无尘，并关闭与实验无关的设备。

b. 确保仪器和设备处于正常工作状态，如氧气传感器需要校准，气体分析仪需要调零等。

2. 采集空气样品：

a. 打开采样瓶的气密密封装置，将采样瓶放入所需采样位置。

b. 打开真空泵，将空气抽入采样瓶中，保持一定时间，以保证样品充分混合。

3. 测定氧气体积分数：

a. 将采样瓶与氧气传感器连接，确保连接处密封良好。

b. 打开气体分析仪的电源，并根据仪器说明书操作，选择氧气体积分数的测定模式。

c. 等待一段时间，直到仪器显示稳定的氧气体积分数数值。

4. 记录实验结果：

a. 将实验所得氧气体积分数数值记录下来，并标明测定时间。

b. 可以进行多次测定，取平均值，以提高实验结果的准确性。

实验结果分析：

根据实验测定结果，我们可以得到空气中氧气的体积分数。通常情况下，空气中的氧气体积分数约为20.9%。这是因为空气主要由氮气和氧气组成，其中氧气占据主要比例。

然而，在特定环境下，如高海拔地区或密闭空间，空气中的氧气体积分数可能会有所变化。通过进行氧气体积分数的测定实验，我们可以了解不同环境下氧气的含量，以便更好地了解空气组成的变化情况，并为相关领域的研究提供基础数据。

需要注意的是，实验过程中要保证实验环境的干净和仪器的正常工作状态，以避免外界因素对实验结果的影响。此外，实验中的仪器和设备要根据操作说明书正确操作，以确保实验的准确性和可重复性。

总结：

通过空气中氧气体积分数的测定实验，我们可以得到空气中氧气的含量，并了解不同环境下氧气的变化情况。这对于环境监测、气象预测、生物研究等领域具有重要意义。在实验过程中，我们要注意实验环境的干净和仪器的正常工作状态，以确保实验结果的准确性。同时，我们还可以通过多次测定取平均值，以提高实验结果的可靠性。

空气中氧气含量测定实验

1.测定原理：

（1）红磷（白磷）在密闭的容器中燃烧，消耗氧气，生成白色固体。密闭容器内压强减小，大气压将水压入容器，通过测定容器中的水的量测定氧气在空气中的含量。

（2）利用金属与氧气反应，消耗密闭容器中的氧气使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，推动刻度器上的活塞移动，测出氧气体积。

2.装置

3.实验现象

a中水面上升约占钟罩内空气体积的1/5 b中进入集气瓶中水的体积约占集气瓶液面以上容积的1/5 c中活塞移动到4处 d中U形管左侧液面上升至刻度1处

e中试管中液面上升至刻度1处 f中右侧的活塞会左移

4.

b中气球的作用：防止压强过大，把橡皮塞弹出。c中活塞先向右运动，最后向左运动停留在“4”刻度处。

5、同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如下图。

图1 图2

某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图2所示 )，你认为改进后的优点是：

节约资源，减少污染，减少实验误差。

6.

两套装置中的现象。

答案为：（1）甲装置的A中有水流入，约占原瓶空气体积的五分之一，B中无现象；

乙装置的A B 中均有水流入，因为两管相通，红磷燃烧消耗了氧气使两个集气瓶内的气压都下降了．

空气中氧气体积分数测定实验

空气中的氧气体积分数测定实验是一种常用的化学实验，具体步骤如下：

实验器材和试剂：氧气气瓶、锥形瓶、水槽、水平板、三角架、瓷漏斗、滴管、酸性高锰酸钾溶液。

实验步骤：

1. 将锥形瓶加满水，并将水槽里的水淹没锥形瓶；

2. 将锥形瓶倒置在水槽中，并注意不要让瓶口露出水面（确保瓶内没有空气）；

3. 用瓷漏斗将一定量的酸性高锰酸钾溶液滴入锥形瓶中，直到颜色变成浅粉色为止；

4. 打开氧气气瓶，将氧气气流导入倒置的锥形瓶中；

5. 随着氧气气体进入锥形瓶，高锰酸钾溶液逐渐褪色，持续通气几分钟；

6. 当高锰酸钾溶液完全褪色后，停止通气，并记录氧气气瓶内的气体体积；

7. 将测量得到的氧气气体体积与锥形瓶内水的总体积相减，即可得到空气中的氧气体积分数。

注意事项：

1. 实验过程中需要严格控制时间，避免高锰酸钾溶液完全消耗而产生误差。

2. 在实验过程中应注意安全操作，保持通风良好，避免酸性高锰酸钾溶液和氧气气体对人体造成伤害和损害。

3. 测定结果可能受到多种因素的影响，如气瓶压力、温度、湿度等。因此，在进行实验时需要根据具体情况进行调整。

总之，空气中氧气体积分数测定实验是一种简单但重要的化学实验，可以帮助我们更好地了解氧气在大气中的含量和分布情况。