探究空气中氧气的含量测定误差分析

探究空气中氧气的含量测定误差分析报告1.引言在环境监测、生物学、医学等领域中，氧气含量的测定具有重要的意义。

然而，在实际测定过程中，由于各种因素的干扰，可能会引起测定结果的误差。

因此，我们需要对测定误差进行分析，以确保测定结果的准确性和可靠性。

2.实验方法和原理本实验使用电化学法测定空气中的氧气含量。

具体步骤如下：将空气样品通入电解池，在电解池中加入适量的碱性电解液，然后加上电解池的阴极和阳极。

施加电压后，氧气会在阳极处发生氧化反应，产生氧化物。

通过测量阴极电流的变化，可以间接测量出氧气的含量。

3.设备和试剂实验中使用的主要设备包括：电解池、电极、电位计和电源。

试剂包括：碱性电解液和标准氧气。

4.实验步骤首先，将电解池放在恒温水槽中保持恒温。

然后，向电解池中加入适量的碱性电解液，并将阳极和阴极插入电解池中。

接下来，将电源连接到电解池的阳极和阴极上，并将电位计连接到电解池的阳极。

最后，将空气样品通入电解池，测量阴极电流的变化。

5.实验误差分析（1）温度误差:实验中需要保证电解池的恒温，但由于环境温度的变化，可能导致电解池的实际温度与设定温度存在差异，从而引起测定误差。

（2）容器误差:实验中使用的电解池可能存在体积不一致、形状不规则等问题，这些因素都可能导致氧气溶解和反应速率发生变化，从而影响测定结果的准确性。

（3）氧气溶解误差:空气中的氧气可能会在放置时间过长的情况下溶解到电解液中，使溶液的氧气含量发生变化。

因此，在测定前应确保电解液中不存在溶解的氧气，以减小这种误差。

（4）电解液浓度误差:电解液的浓度会影响氧气的溶解度和反应速率，因此应确保电解液的浓度稳定，并通过浓度标定来减小测定误差。

（5）阴极电流测量误差:实验中使用电位计来测量阴极电流，但电位计的灵敏度、精度等因素都可能导致测定误差。

为了减小这种误差，可以校准电位计并进行多次测量取平均值。

6.结论通过对空气中氧气含量测定误差的分析，我们可以得出以下结论：（1）实验中的温度、容器、氧气溶解、电解液浓度和电位计等因素都可能引起测定误差。

探究空气中氧气的含量测定误差分析《探究空气中氧气含量的实验》误差分析在探究空气中氧气的含量测定实验中可以观察到，红磷燃烧，产生大量的白烟，放出大量热；打开弹簧夹后，烧杯中的水沿导气管进入集气瓶中，至约占集气瓶内空间的1/5。

红磷燃烧后生成固体五氧化二磷，使集气瓶中空气的压强变小，小于外界大气压。

在外界大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶。

通过实验得知，空气中氧气的体积约占1/5。

实验时，燃烧匙里要盛入过量的红磷，红磷过量，足以使集气瓶中的氧气反应完，使测得氧气的体积更接近空气中氧气的实际体积。

这个实验还可推论出氮气不能支持燃烧；集气瓶内水面上升一定高度后，不能继续上升，可以说明氮气不易溶于水。

在这个实验中，为什么有时气体减少的体积小于1/5呢？导致结果偏低的原因可能有：（1）红磷的量不足；（2）瓶内氧气没有耗尽；（3）装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；（4）未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少。

该实验中有时气体减少的体积大于1/5，又是为什么呢？原因可能是：（1）点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。

（2）实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。

针对此实验可以展开如下拓展。

例题1：将足量的下列物质分别放在燃烧匙上点燃（或灼烧），分别放入四只如图所示装置的广口瓶中，立即塞紧橡皮塞，反应结束待冷却后，打开止水夹，导管中水柱上升最少的是放入哪种物质的装置？（）A.铁粉B.磷C.木炭D.镁解析：铁粉、磷、镁在空气被点燃后，生成物通常呈固态，而木炭燃烧后，虽然消耗了氧气，但是生成了二氧化碳气体，并且二氧化碳气体不能全部溶解于水，所以导管中水柱上升最少的是放木炭。

例题2：某班同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。

先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。

2.1探究空气中氧气的含量测定误差分析《探究空气中氧气含量的实验》误差分析在探究空气中氧气的含量测定实验中可以观察到，红磷燃烧，产生大量的______，放出大量热；打开弹簧夹后，烧杯中的水沿导气管进入集气瓶中，至约占集气瓶内空间的____。

红磷燃烧后生成固体________，使集气瓶中空气的压强变小，小于外界大气压。

在外界大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶。

通过实验得知，空气中氧气的体积约占1/5。

实验时，燃烧匙里要盛入_____的红磷，红磷过量，足以使集气瓶中的氧气反应完，使测得氧气的体积更接近空气中氧气的实际体积。

这个实验还可推论出_____不能支持燃烧；集气瓶内水面上升一定高度后，不能继续上升，可以说明氮气_______溶于水。

1 在这个实验中，为什么有时气体减少的体积小于1/5呢？导致结果偏低的原因可能有：（1）红磷的量不足；（2）瓶内氧气没有耗尽；（3）装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；（4）未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少。

2 该实验中有时气体减少的体积大于1/5，又是为什么呢？原因可能是：（1）点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。

（2）实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。

针对此实验可以展开如下拓展。

例题1：将足量的下列物质分别放在燃烧匙上点燃（或灼烧），分别放入四只如图所示装置的广口瓶中，立即塞紧橡皮塞，反应结束待冷却后，打开止水夹，导管中水柱上升最少的是放入哪种物质的装置？（）A.铁粉B.磷C.木炭D.镁解析：铁粉、磷、镁在空气被点燃后，生成物通常呈固态，而木炭燃烧后，虽然消耗了氧气，但是生成了二氧化碳气体，并且二氧化碳气体不能全部溶解于水，所以导管中水柱上升最少的是放木炭。

例题2：某班同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。

先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。

浅析空气中氧气含量测定实验“空气中氧气含量测定实验”位于人教版九年级上册第二章，是初中化学的第一个定量实验。

教材本实验是利用红磷燃烧消耗烧杯内氧气，装置如图1所示，通过水倒吸的体积，粗略测定密闭装置内氧气的体积，集气瓶内水平面上升约1/5，说明空气中的氧气被消耗了，消耗的氧气约占空气体积的1/5，从而测出空气中氧气的含量。

通过对该实验的探究，揭示了空气的组成，开启了具体物质的学习。

但是，该实验方案存在一定的缺陷，产生一定误差，难以得出氧气约占空气体积的1/5的结论，实验误差原因如下：(1)药品选择不合理红磷的着火点为240℃，如果在集气瓶外用酒精灯进行点燃，生成物五氧化二磷白烟会大量逸散到空气中，这样造成环境污染；除此之外，红磷燃烧无法彻底消耗氧气，磷在集气瓶内燃烧结束后，瓶内仍有7%以上的氧气剩余。

(2)装置系统误差在外点燃红磷后再伸入集气瓶，使装置无法始终完全密闭，该过程导致瓶内的空气发生膨胀，一部分逸出，装置的气密性很难达到标准；红磷燃烧过程中放热，会使瓶内气体受热膨胀，有可能使塞子弹出，造成实验的偶然误差；装置中的导管原来是有空气的，这部分体积并不小且不易估计，后来导管里充满了水，这部分水没有进入集气瓶中，导致测量误差; 用于测量气体体积所标示的刻度线不够精确等。

图1 测定空气中氧气的含量1 实验改进药品的选用1.1 白磷白磷，着火点比红磷更低，约为40 ℃，易燃烧。

一些化学老师使用水浴加热、通电后铜丝发热、吹风机加热、激光笔等方式引燃密闭装置内的白磷，生成的白烟始终在装置里，不会造成空气污染，对环境友好；同时与外界没有物质交换，避免了装置系统误差。

俞红星老师利用放大镜会聚太阳光(图2)和热水浴法(图3)使白磷燃烧，放大镜聚焦法只有光源充足情况下实验才有可能成功，出于课堂场地、安全与课时等方面考量，无法组织学生在课外进行该实验；热水浴法则需不断给水加热，同时要避免集气瓶过热导致爆裂，该方法比较耗时且存在安全隐患，不适合演示实验。

一、实验目的1. 探究空气中氧气含量的测定方法。

2. 通过实验验证氧气的性质，并了解氧气在空气中的含量。

二、实验原理1. 氧气在空气中的含量约为21%，可以通过化学方法测定。

2. 利用磷在空气中燃烧，消耗氧气，根据反应前后气体体积的变化，计算出氧气含量。

三、实验仪器与药品1. 仪器：集气瓶、锥形瓶、酒精灯、铁架台、铁夹、玻璃导管、水槽、量筒、滴定管、试管、镊子等。

2. 药品：磷（白磷）、水、蒸馏水、酚酞指示剂。

四、实验步骤1. 准备工作（1）将锥形瓶装满水，用玻璃导管连接集气瓶，确保气密性良好。

（2）将磷放入试管中，用镊子夹住，准备点燃。

2. 实验操作（1）点燃磷，迅速将其放入锥形瓶中，同时用酒精灯加热锥形瓶，使磷在锥形瓶中燃烧。

（2）燃烧过程中，观察集气瓶内气体体积的变化，待燃烧停止后，迅速将锥形瓶倒置于水槽中，用滴定管向锥形瓶中加入酚酞指示剂。

（3）观察锥形瓶内液体颜色变化，当液体颜色变为粉红色时，记录此时滴定管中液体的体积。

3. 数据处理（1）计算锥形瓶内气体体积的变化，即氧气消耗量。

（2）根据实验数据，计算出空气中氧气含量。

五、实验结果与分析1. 实验数据（1）锥形瓶内气体体积变化：20mL（2）滴定管中液体体积：15mL2. 数据分析根据实验数据，空气中氧气含量为：氧气含量 = 氧气消耗量 / 空气总体积氧气含量= 20mL / 1000mL × 100% = 2%3. 结果讨论实验结果显示，空气中氧气含量约为2%，与理论值21%存在一定误差。

这可能是因为实验过程中存在以下因素：（1）实验操作误差：如燃烧过程中气体逸出、滴定过程中液体体积测量误差等。

（2）实验条件影响：如空气湿度、温度等。

六、实验结论1. 通过本实验，验证了空气中氧气含量约为21%。

2. 理解了氧气在空气中的性质，以及氧气在燃烧过程中的消耗情况。

3. 掌握了化学氧气含量测定方法，为后续实验提供了参考。

七、实验反思1. 在实验过程中，应注意实验操作规范，确保实验结果的准确性。

课题探究空气中氧气的含量课型新授教学媒体多媒体，实验器材知识技能1.通过实验探究空气中氧气的体积含量过程方法1.通过对“测定空气里氧气含量”实验的操作、观察、分析，了解空气的组成；情感态度1.树立实事求是的科学态度2. 保持对生活的好奇心和求知欲3. 使学生理解到实行科学探究，必须具有严肃认真的精神教学重点用实验探究的方法测定空气中氧气的体积分数教学难点空气成分测定实验中的误差分析教学内容及问题情境学生活动设计意图创设情境引入课题与同学们一起深呼吸，引出本节课研究的内容------空气【提出问题】空气，无色无味，不易觉察，你能设计一个简单的实验或列举生活实例来说明空气确实存有吗？二、实验导学探究原理空气如此重要，它的成分有哪些?是怎样发现的？让我们带着这些问题回到二百多年前，一起看看科学家们当年是如何来探究空气的成分的，或许会给我们今天的研究带来一些启发。

【多媒体展示】人类理解空气的历程，展示拉瓦锡的照片以及拉瓦锡研究空气成分所用装置的图片，并讲述拉瓦锡发现空气组成的故事以及拉瓦锡实验的原理。

【板书】测定空气中氧气的含量现在我们能否仿照这个著名实验的原理设计一个简单的实验来测定空气里氧气的含量呢？展示测定空气中氧气含量的测定装置,并介绍实验原理,请同学们思考,燃烧匙中的药品应该怎样选择呼吸讨论发言：说出能够证明空气确实存有的实验或实例。

学生观看并思考问题：拉瓦锡在实验过程中是如何发现气体减少了1/5的？激发学生的学习兴趣，放松心情，暗示化学与生活紧密联系。

引导学生探究，激发探究欲望，激活学生的思维。

通过相关空气发现史料的学习，初步理解科学家的实验模式，激发学生探究欲望，去亲自体验科学家的探究过程。

关于“空气中氧气含量的测定”实验误差分析的实验报告【内容摘要】在课堂的演示实验中，学生对“空气中氧气含量的测定”实验的误差分析提出了质疑，因此本文针对学生的质疑进行了探究，得出了相关结论，即未冷却就打开止水夹，在本实验的条件下，进水体积偏小。

【关键词】氧气含量误差分析进水体积科粤版九年级化学教材第二章第一节“空气的成分”中，选取了利用红磷在空气中燃烧的实验来测定空气中氧气的含量。

对于此实验的误差分析中有一条认为：若广口瓶未冷却至室温就打开止水夹，则会造成测定结果偏小。

在课堂探究中，有学生提出，若未冷却就打开止水夹，可能还有其他两种情况出现：第一种，瓶内气压可能大于导管末端压强，气体从导管末端逸出，逐渐冷却到室温后，最终进入广口瓶中的水的体积大于1/5；第二种，瓶内气压可能小于导管末端压强，水进入广口瓶后，一方面水会使气体冷却，另一方面也在与外界进行热交换而冷却，故若时间足够，最终进入瓶中的水的体积应约等于1/5。

结合学生的看法，我们与学生共同设计方案进行探究。

1实验目的探究未冷却至室温就打开止水夹，进水体积与正常值的比较。

2实验原理红磷在密闭容器内的空气中燃烧，消耗氧气，生成p2o5固体，使瓶内压强减小，小于外界压强，产生压强差。

打开止水夹，水就会流入密闭容器内。

流入密闭容器内的水的体积即为消耗的氧气的体积，由此测定空气中氧气的含量。

如果红磷的量充足，瓶内氧气会被全部消耗，因为氧气的体积在空气中所占比例约为1/5，因此进水量也应约为广口瓶内气体体积的1/5。

反应方程式：3实验药品及仪器红磷、药匙、广口瓶、燃烧匙、带孔橡胶塞、玻璃导管、橡胶管、止水夹、烧杯、秒表、量筒（50ml、1000ml）、胶头滴管、记号笔。

4实验方法（1）实验装置（测定空气中氧气含量实验装置图）（2）实验步骤①给广口中瓶装满水，再量出广口瓶中水的体积，即为广口瓶的容积。

②严格按照正确的操作步骤，让瓶中气体冷却至室温（20分钟），打开止水夹，记录最终进水体积；③红磷刚熄灭时就打开止水夹，冷却至室温（20分钟），记录最终进水体积；④红磷熄灭1分钟后打开止水夹，冷却至室温（20分钟），记录最终进水体积；⑤红磷熄灭3分钟后打开止水夹，冷却至室温（20分钟），记录最终进水体积；⑥红磷熄灭4分钟后打开止水夹，冷却至室温（20分钟），记录最终进水体积。

理化生教研‎活动总结（化学）作者夏天王行均在理化生教‎研组组长王‎斌老师的倡‎议下，我们教研组‎理、化、生三科分别‎设计并组织‎开展一次有‎关自己学科‎的有意义的‎教研活动。

一是为了改‎变我们之前‎单一的在办‎公室开座谈‎会业务学习‎，而是走出办‎公室开展一‎些不脱离教‎学的有意义‎的活动，从而使我们‎的教研活动‎变得多元化‎；二是让我们‎教师从平时‎的工作压力‎中解脱出来‎，让我们放松‎身心，从而更有利‎于后面的教‎学工作。

上周星期六‎我们开展了‎有关生物学‎科的活动（户外植物标‎本的采集和‎制作）。

这周星期一‎开展的为化‎学学科的活‎动。

化学活动的‎课题为“空气中氧气‎含量的测定‎及误差分析‎和对教材实‎验装置的改‎进”。

10月10‎日下午两点‎半，我们教研组‎全体教师都‎聚集在本次‎活动的地点‎——化学实验室‎，准备开展这‎一次的教研‎活动。

化学组已事‎先准备好本‎次活动所需‎要的实验仪‎器和化学药‎品。

空气中氧气‎含量的测定‎，其实验原理‎为：红磷燃烧后‎消耗掉装置‎内的氧气，从而使装置‎内气体减少‎，压强减小，由于装置内‎外压强不一‎样（大气压强大‎于装置内气‎体压强），待装置冷却‎后，打开止水夹‎，大气压将烧‎杯内的水从‎导气管压入‎装置内，装置内液面‎上升，进入装置内‎的液体体积‎就等于原本‎装置内空气‎中氧气的体‎积，最后根据在‎集气瓶上标‎刻度的方法‎，估算出空气‎中氧气含量‎占空气体积‎的百分比。

我们参加本‎次教研活动‎的所有老师‎以分组的形‎式，让每位教师‎都参加到这‎次活动中，但每个小组‎得出的结果‎都比该实验‎的理论结果‎小很多（理论结果是‎空气中氧气‎含量约占空‎气总体积的‎五分之一）。

误差分析，实验结果比‎理论值小很‎多，其主要原因‎在于该装置‎气密性较差‎。

由于该装置‎漏气，红磷燃烧完‎成后，虽消耗掉装‎置内的氧气‎，而此时装置‎内压强小于‎大气压强，外面的空气‎就会从空隙‎进入装置，使得装置内‎气体减少的‎体积小于该‎装置内原空‎气中氧气的‎体积，装置冷却后‎，打开止水夹‎，装置内液面‎上升就会小‎于装置容积‎的五分之一‎，最终得出的‎结论就比理‎论值小很多‎。

专题2 误差分析与控制一、出题点解读只要实验数据与理论数据不同，就属于误差分析范畴。

误差分析一般分为两类题型1、有气体参与的反应误差来自于空气：装置内外的空气都有可能是误差的来源➢该装置如果从实验安全出发，反应前通入气体是为了➢但是从实验数据角度出发，➢但是上图中实验设计同样有两处缺点：①。

②③➢此装置若考察金属冶炼，实验结束后继续通气体目的是防止金属再次被氧化；但是若考察的是金属成分检验，则答案就应该是使产生的二氧化碳全部被石灰水吸收，数据更准确误差来自于气体本身的性质在电解水试验中，氧气的水溶性好于氢气，并且因为氧气性质活泼，所以可能会被电极材料部分消耗。

2、其他可能导致误差的来源➢➢➢➢欢迎大家继续补充二、精选试题（共10大题）1．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，甲同学设计了如下实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温。

打开铁夹，水注入集气瓶。

（实验装置如图所示）回答下列问题：（1）通过该实验还能得出氮气的性质有、。

（2）若实验操作规范，该实验得出的结论是。

（3）该方法测定的结果偏小的可能原因是（填序号）。

①红磷量不足②装置气密性不好③弹簧夹没有加紧④没有冷却到室温某学习小组的同学对甲同学的实验方案开展进一步探究：［提出问题〕①可用于“空气中氧气含量测定实验”的药品只能是红磷吗？什么样的药品可以作为该实验的反应物？②可用于“空气中氧气含量测定实验”的装置除了课本中提及的，还有其它装置吗？③改进装置和药品，能使一些在一般条件下不能用于测定空气含量的物质也能测定氧气的含量吗？［作出猜想］猜想1一定还可用其它的物质测定空气中氧气含量，如镁条。

猜想2可用于“空气中氧气含量测定实验”的装置不止这一种，但都须满足一定的条件。

［査阅资料］刘小源同学査阅资料获知：（1）“镁在空气中燃烧不仅与氧气反应，还与氮气和二氧化碳反应”；（2）铁丝在潮湿的空气中会生锈；（3）“引火铁”（极细的铁粉）是一种准纳米材料，这种铁粉具有很髙的反应活性，它在空气中受热很容易燃烧；（4）白磷与红磷的化学性质有相似之处，白磷在40℃左右便能燃烧，红磷在240℃才能燃烧。