空气组成及空气中氧气体积分数测定

《测定空气中氧气的体积分数》
一、实验改进的目的：
初中化学《测定空气中氧气的体积分数》的实验，目前在各种教材中介绍的方法有两种，一种是用钟罩、水槽装置，燃烧红磷法；另一种是用广口瓶、烧杯、长导管等装置，燃烧红磷法。

两种方法的共同点是用红磷燃烧消耗容器中的氧气产生负压，使水进入容器，上升水的体积等于消耗的氧气的体积，证明氧气的体积分数约占空气的1/5，笔者在实验过程中发现存在以下问题：
1、燃烧红磷过程产生白烟扩散到空气中污染空气。

2、实验过程不能准确读出空气的体积和进入水的体积。

（难以说服学生）
3、实验时间长。

因此我将实验作了如下的改进。

二实验准备:
取一只具支试管，加橡胶塞，支管连接一根10cm长的橡胶管，用弹簧夹夹住橡皮管，一烧杯水，一个50ml量筒、一盏酒精灯、5克白磷、火柴、滤纸、试管夹。

三实验步骤：
1、把具支试管装水至塞紧胶塞的位置并把水倒入量筒读出水的体积V1，取一块白磷（足量），用滤纸吸干水，立即放入准备的具支试管里，塞上橡胶塞密封，试管在酒精灯上稍作加热，白磷就燃烧起来，倾斜具支试管，让白磷与氧气充分反应。

2、1min左右试管内不再产生白烟，用湿毛巾包裹具支试管，让装置迅速冷却到室温。

3、把乳胶管插入水里，打开弹簧夹，水立即沿乳胶管进入具支试管（如图所示），取出乳胶管，读出剩余水的体积V2
4、根据(V1-V2)/V1求出氧气约占空气体积的1/5 。

专题一空气氧气考点1空气的组成及主要用途1. 空气的主要成分及体积分数空气的成分按体积分数计算:大致是占78%、占21%、占0.94%、占0.03%、占0.03%。

稀有气体包括、、、氪、氙、氡等气体。

2. 空气中氧气体积分数的探究原理测定空气中氧气的含量实验中,红磷燃烧产生大量,装置冷却后,打开弹簧夹,水进入集气瓶内,约占集气瓶容积的,说明氧气约占空气体积的。

3. 氮气、稀有气体的性质和用途稀有气保护气、电光源(因其)、激光技术考点2空气的污染和防治1. 污染原因及防治方法空气的污染物主要是排放到空气中的有害和两大类,气体污染物较多的是、、,它们的来源主要是。

空气污染造成的危害有:严重损害人体健康,影响农作物生长,破坏生态平衡,其中、和等都与空气污染有关。

空气污染的防治措施:加强的监测;使用;减少的使用;消除污染(工业、交通、生活污染源);积极、等。

2. 空气质量日报、预报空气质量日报、预报的主要内容包括:、、、等。

目前计入空气污染指数的项目暂定为、、、和等。

空气质量日报中,空气质量级别越,空气污染越严重。

考点3氧气的性质和用途1. 氧气的主要性质和用途(1)氧气的物理性质:标准状况下氧气是一种色、味的气体,溶于水,密度比空气的。

液氧、固态氧呈色。

(2)氧气的化学性质:氧气与几种常见物质反应的实验现象、化学方程式及注意事项:(3)氧气的用途:能够支持,可以供给,是常用的。

主要用于气焊、航天、潜水、登山、医疗、液氧炸药、炼铁、炼钢等。

2. 氧气能跟许多物质发生氧化反应氧气是一种化学性质比较的气体,在下能与许多物质(如木炭、硫、磷、铁、镁、石蜡等)发生反应,具有。

氧化反应:物质和发生的化学反应。

考点4氧气的制取原理1. 氧气的实验室制法(原料、条件、反应)实验室制取氧气可以用与的混合物、加热、加热与二氧化锰的混合物三种方法,反应的化学方程式分别为:①;②;③;以上方法中较简单和环保的是反应。

以上反应中作,起作用。

学习目标要求知识网络构建()()()()()20%78%0.94%0.03%0.03%⎧⎪⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎩氧气测定空气中氧气含量：药品、原理、装置、步骤、现象、结论性质：无色、无味气体，化学性质不活泼氮气用途：化工原料、保护气、液氮冷冻剂等成分（体积分数）成分：氨、氖、氩、氪、氙、氡稀有气体性质：无色、无味气体，化学性质很不活泼用途：多种用途的电源光、氨用于制造低温环境二氧化碳其他气体和杂质物理性氧气的性质空气224322242422MnO 32MnO 22224,KMnO KClO H O MnO 2KMnO K MnO +O +MnO 2KClO 2KCl+3O 2H O 2H O O KMnO ⎧⎪⎧⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩⎧⎨⎩⎧↑⎪⎪⎪↑⎨⎪+↑⎪⎪⎩质：无色、无味气体，密度比空气大不易溶于水燃烧现象化学性质：有氧化性文字表达式注意事项支持燃烧氧气的用途供给呼吸工业制法：分离液态空气药品：或或和原理氧气的制取实验室制法固液加热型或装置△△()()32222KClO MnO H O MnO ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎩和固液不加热型和向上排空气法收集排水法检验和验满第一讲 空气的组成知识能力解读氧气21%氮气78%速学巧记：空气成分歌诀氮七八、氧二一，零点九四是稀气；还有两个点零三，二氧化碳和杂气；体积分数要记清，莫与质量混一起；化学计算常用到，时刻牢记在心底。

注意：空气的组成以氮气和氧气为主，是长期以来自然界里的各种变化造成的。

空气中各成分的含量是相对稳定的，特别是氮气、氧气和稀有气体的含量几乎不变，这主要是自然界中各种变化相互补偿的结果。

空气中不定气体（如二氧化碳和水蒸气)的含量因地区而异。

如何测定空气中氧气体积分数（图）作者：育红中学张津平2010-08-06 天津网-数字报刊育红中学张津平测定空气中氧气体积分数的实验是一个非常重要的知识点，在各种考试中经常考到，从普通的单元测验到竞赛都会经常涉及。

下面从以下几方面与同学们深入探讨一下这个实验：一、实验原理：测定空气中氧气体积分数的实验原理是：选择某种能与空气中的氧气反应而不与空气中其他气体反应的固体物质（如红磷、白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成新的固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。

需要注意的是：1.所选物质与氧气反应的生成物必须是固体（因此碳、硫不可选用）【注意：若生成物为气体，也可将水换成易吸收该气体的液体，如氢氧化钠溶液】。

2.所选物质必须能在空气中燃烧（因此铁不可选用）。

3.所选物质应过量，使氧气完全反应。

利用某些物质与空气中氧气反应（不生成气体），使容器内压强减小，让水进入容器。

测定进入容器内水的体积，即为空气中氧气的体积。

二、常见测定空气中氧气体积分数的实验装置和方法：【装置一】按如图所示的装置实验，以水槽中水面为基准线，将钟罩水面以上容积分为5等份。

在燃烧匙内盛过量红磷，用酒精灯点燃后，立即插入钟罩内，同时塞紧橡皮塞，观察红磷燃烧和水面变化的情况。

1.实验现象：（1）钟罩内充满浓白烟；（2）冷却后白烟消失，钟罩内水面上升了约占钟罩体积的1/5。

2.实验结论：（1）红磷燃烧消耗的是空气中的氧气，氧气约占空气体积的1/5。

（2）氮气不支持燃烧，本身也不能燃烧，且氮气不溶于水。

3.实验注意事项：（1）可用来反应的物质必须是易与氧气反应且没有气体生成的物质（如红磷），木炭、硫（因生成气体）不能用作测定氧气含量的反应物。

（2）所用来反应的物质必须足量或过量（保证把钟罩内的氧气消耗完全）。

（3）容器的气密性必须良好。

（4）应冷却到室温时才测定进入容器内的水的体积，否则钟罩内水面上升的体积小于钟罩容积的1/5。

课题思考1、元素的分类、顺利写出20种常见元素的名称和符号；2、元素符号的含义；单质、化合物的区别 ；3、单质、化合物的化学式书写规则、命名规则；化学反应的表达式书写规则 ；4、化学式的意义是什么？知识梳理1、认识空气“大家族”（1）空气的组成：空气是一种混合物。

其组成和各种有关气体的体积分数如下：氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他杂质气体78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%（2）空气中氧气体积分数的测定①拉瓦锡在曲颈瓶中用加热汞的方法测定②在集气瓶中用点燃红磷的方法测定 4P+5O 2−−→−点燃2P 2O 5实验装置图：检查装置气密性：打开弹簧夹，用手紧握集气瓶外壁，若水中的导管口有气泡冒出松开手后，导管口出现一段水柱，说明装置不漏气。

注意事项：a 、红磷要过量，这样才能保证集气瓶中氧气全部反应完。

b 、在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份。

c 、等红磷熄灭并冷却到室温时才能打开弹簧夹。

d 、当红磷量不足，或装置漏气，或未等冷却至室温打开止水夹等情况时会造成进入集气瓶中水的体积小于1/5.e 、不能用木炭、硫代替红磷，因为他们的产物也是气体，会干扰氧气体积的测定。

f 、集气瓶中需放点水或铺一层细沙，避免五氧化二磷固体掉落集气瓶中炸裂。

利用某些物质与空气中氧气反应来测定氧气体积分数需注意以下三点：a 、生成物不能是气体；b 、反应过程中氧气必须全部消耗掉。

（3）氮气的性质和用途①物理性质：无色、无味，不易溶于水，密度比空气略小②化学性质：不活泼，一般情况下不支持燃烧，不供给呼吸，一定条件下可与某些物质反应③用途广泛：制硝酸，制化肥；用作保护气；氮气作冷却剂；液氮用于医疗（4）稀有气体的性质和用途①是氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体的总称②物理性质：无色、无味，难溶于水③化学性质：极不活泼④广泛用途：保护气；电光源；激光技术；氙气作麻醉剂2、我们需要洁净的空气（1）大气污染物及污染源①包含烟尘、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳②来自矿物燃料的燃烧、石油化工厂废气的排放、汽车尾气的排放（2）大气污染造成的危害危害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡、全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨（3）防止大气污染措施①改善燃料结构②对化石燃料进行脱硫、脱氮处理③努力开发新能源，大力开展植树造林（4）空气质量日报监测各地大气环境的质量3、构成物质的微粒（1）构成物质的微粒有分子、原子①大部分物质是由分子构成的，有些物质是由原子直接构成的（金属、非金属固体单质、稀有气体等）。

空气组成和氧气含量的测定（提高）【学习目标】1.记住空气中各成分的体积分数；了解空气主要成分的性质和用途；了解空气污染的原因、危害及防治措施。

2.掌握空气中氧气含量测定的实验原理、装置、操作方法以及误差分析。

3.认识纯净物、混合物的概念，并能从物质的组成上区分纯净物和混合物。

【要点梳理】要点一、拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分（高清课堂《空气组成和氧气含量的测定》）二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。

这个著名实验是：把少量的汞放在一个密闭的容器里连续加热12天，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积减少了约1/5；他研究了剩余的那部分气体，发现它既不能供动物呼吸，也不支持燃烧，这正是氮气；他把汞表面生成的红色粉末收集起来，放在另一个容器里加热，除了得到汞以外，还得到了氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里减少的气体体积；他把得到的氧气加到前一个容器中剩下的约4/5体积的气体里，结果得到的气体与空气的性质完全一样。

【要点诠释】拉瓦锡实验结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。

要点二、测定空气中氧气含量的方法（高清课堂《空气组成和氧气含量的测定》）1．实验原理：利用红磷在空气中燃烧，将集气瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷白色固体，使密闭容器内压强减小；在大气压作用下，进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。

2．实验装置：3．实验步骤：（1）将仪器连接好并检查装置的气密性。

（2）在集气瓶底装入少量的水，再把剩余的容积分成五等份并做上记号。

（3）用弹簧夹夹紧乳胶管。

（4）在燃烧匙内放入过量的红磷。

（5）点燃红磷迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。

（6）红磷燃烧停止，待集气瓶冷却到室温后，打开弹簧夹。

4．实验现象：（1）红磷燃烧产生大量白烟并放出热量。

（2）打开弹簧夹后烧杯中的水倒吸入集气瓶中，进入水的体积约占集气瓶中空气体积的1/5。

5. 实验结论：氧气约占空气体积的1/5。