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初中化学:空气中氧气含量测定及改进实验
空气中氧气含量的测定实验
（1)实验装置
(2)实验原理
红磷与氧气点燃生成五氧化二磷固体，使集气瓶内压强减小，集气瓶内外产生压强差。在大气压作用下，烧杯中的水被压入集气瓶中，进入集气瓶内水的体积即为减小的氧气的体积。
试剂的选用原则利用燃烧法测定空气中氧气的含量时（烧杯和集气中装的都是水)，选择的反应物应具备以下条件：
1.该试剂本身的状态不是气体，且能够在空气中燃烧。
2该试剂在空气中燃烧时只能消耗，而不能消耗其他气体。
该试剂在空气中燃烧时生成固体，而不能生成气体（若生成气体，要做相A的装置改进，使其完全被吸收）。
(3)实验步骤
①连接仪器，检查装置的气密性；保证气密性良好
②在集气瓶内加入少量水3，将水面上方空间分为5等份，并做好标记；
③用弹簧夹夹紧乳胶管，在燃烧匙内放入足量的红磷，用酒精灯加热，点燃红磷后立即伸人集气瓶中，并塞紧橡胶塞，观察现象。
④待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。
实“化”实说
铁丝不能在空气中燃烧；镁和空气中的氧气、二氧化碳、氮气均反应；木炭、硫燃烧生成气体。上述物质均不能代替红磷进行实验。
实验中水的作用
1.防止热的燃烧物溅落使集气瓶炸裂；
2.吸收红磷燃烧生成的白色固体五氧化二磷；
3.吸收热量，有助于装置冷却。
(4)实验现象
五氧化二磷固体扩散到空气中
①红磷燃烧，产生大量白烟并放出大量的热。
②红磷熄灭并冷却至室温以后，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，瓶内液面上升至1个等分的标记附近。
（5）实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
（6)误差分析
（7)实验反思(实验成功的关键）
①红磷要足量，保证完全消耗装置内空气中的氧气。
②装置的气密性必须良好，不能漏气。
③必须冷却至室温后再打开弹簧夹。
④点燃的红磷要迅速伸入集气瓶并塞紧橡胶塞。
测定空气中氧气含量实验的改进
1.实验装置改进
(1)点火方式改进
改进思路：在实验过程中，使装置始终保持密闭。
①太阳光和电热丝的作用是点燃红磷，加热的粗铜丝传导热量引燃白磷。
②改进后图1、图2、图3装置优点是减少对环境污染，使测量结果更准确。
(2)测量方式改进
改进思路：用量筒或硬质玻璃管等测量。
①图4实验反应后,待装置冷却至室温,打开弹簧夹,观察到量筒中的水进入集气瓶中,读取打开弹簧夹前后量筒内水的体积,两者之差即为集气瓶内空气中氧气的体积。从而可得出空气中氧气的含量。
②图5实验过程中,观察到活塞由刻度5先向右侧移动，一段时间后向左侧移动,装置冷却至室温后停留在刻度4处。
产生此现象的原因是白磷燃烧放热使装置内气压增大，活塞右移;
白磷燃烧消耗氧气，使装置内气压减小，在外界大气压作用下活塞向左移动；氧气约占空气总体积的1/5,故装置冷却至室温后，活塞停留在刻度4处。
2.反应原理创新
（1)用铁锈蚀原理(铁和氧气、水发生反应生成铁锈)测定空气中氧气的体积分数,如图6、7。
(2)用铜加热的原理(铜+氧气=氧化铜)测定。
热铜粉消耗密闭容器中的氧气，使密闭容器内压强减小，注射器活塞移动，根据注射器中气体体积减小量来测定空气中氧气的含量，如图8。
综上所述，无论实验装置或反应原理如何改进，都是通过物质与空气中的氧气反应，消耗氧气，使密闭容器中的气体减少，减小的气体体积（测定进入容器中的水的体积或利用刻度测量容器中气体体积的变化)即为空气中氧气的体积。#初中化学#课堂点睛