測(cè)定空氣中氧氣的含量

紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)漣源市古塘中心學(xué)校李佳實(shí)驗(yàn)在教材中所處的地位與作用紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)第一個(gè)采用定量研究方法的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定氧氣約占空氣體積的1/5，教材也是通過(guò)該實(shí)驗(yàn)引出化學(xué)反應(yīng)的文字表達(dá)式。因此，該實(shí)驗(yàn)對(duì)初中化學(xué)的教學(xué)具有重要的作用。

實(shí)驗(yàn)原型九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第27頁(yè)實(shí)驗(yàn)2-1教材通過(guò)設(shè)計(jì)下圖所示裝置來(lái)測(cè)定空氣中氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)。原實(shí)驗(yàn)的不足原實(shí)驗(yàn)有五大不足之處：1、裝置氣密性難以保障。2、紅磷在空氣中點(diǎn)燃產(chǎn)生大量白煙，對(duì)環(huán)境造成污染。3、紅磷燃燒并不能將集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣完全消耗，紅磷燃燒停止是因?yàn)榧瘹馄績(jī)?nèi)氧氣過(guò)于稀薄。4、在空氣中點(diǎn)燃紅磷，再將燃燒匙放入集氣瓶的這一過(guò)程，因?yàn)榭諝饪焖倭鲃?dòng)和受熱膨脹會(huì)把集氣瓶?jī)?nèi)的部分空氣排擠出集氣瓶，造成氣壓顯著減小。（這也是為什么很多老師在演示教材實(shí)驗(yàn)時(shí)也能得到比較“理想結(jié)果”的主要原因）。5、溫度對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響較大，原實(shí)驗(yàn)在空氣中進(jìn)行，要完全冷卻實(shí)驗(yàn)裝置需要較長(zhǎng)的時(shí)間。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的裝置與器材圖1圖2說(shuō)明：1.整個(gè)集氣瓶和導(dǎo)氣管都浸沒在水中。2.電熱絲采用普通熱得快內(nèi)的電熱絲。3.學(xué)生電源采用9V、2A的直流電。電壓很小，水的導(dǎo)電性可忽略不計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的原理

如圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，然后將整個(gè)裝置浸入水中，合上電路開關(guān)進(jìn)行點(diǎn)火，電熱絲通電發(fā)熱，引燃紅磷。并多次點(diǎn)火，直至將集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣耗盡。實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)量集氣瓶容積。（V總=131mL，V水=11mL，V1/5=24mL）2、檢查裝置的氣密性3、量取11mL水于集氣瓶中，并裝少量紅磷于燃燒匙里4、組裝固定儀器并將整個(gè)集氣瓶浸沒在水中(此時(shí)不夾緊彈簧夾，將導(dǎo)氣管口放于水面之上，冷卻裝置一分鐘)。5、夾緊彈簧夾，并將導(dǎo)氣管全部浸沒于水中。6、閉合學(xué)生電源開關(guān)點(diǎn)火，待白煙稍加散去再次點(diǎn)火，反復(fù)點(diǎn)火幾次，直到不再產(chǎn)生白煙。7、撤去導(dǎo)線，待白煙散去，打開彈簧夾8、當(dāng)集氣瓶不再吸水時(shí)，將集氣瓶從水中拿出，擦干。小心將導(dǎo)氣管內(nèi)的水引入集氣瓶?jī)?nèi)。9、觀察集氣瓶?jī)?nèi)液面高度。10、收拾實(shí)驗(yàn)臺(tái)，清洗儀器。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)1、通過(guò)電點(diǎn)火，避免空氣污染2、化學(xué)與物理相結(jié)合，有益于學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)。3、水下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即使裝置輕微漏氣也毫無(wú)影響。4、集氣瓶?jī)?nèi)點(diǎn)火，避免原實(shí)驗(yàn)塞瓶塞時(shí)空氣流動(dòng)和受熱膨脹造成集氣瓶?jī)?nèi)空氣泄露的影響。5、可實(shí)現(xiàn)多次點(diǎn)火，基本消耗完集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣。6、整個(gè)實(shí)驗(yàn)水下進(jìn)行，裝置冷卻速度快，減小溫差帶來(lái)的影響。六大亮點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析第一次第二次第三次平均絕對(duì)誤差1.空氣中點(diǎn)火21212221-42.空氣中點(diǎn)火再電多次點(diǎn)火2727282723.電一次點(diǎn)火16161616-94.電多次點(diǎn)火22232323-2經(jīng)計(jì)算，集氣瓶剩余空氣體積的21%為：V21%=25mL。對(duì)比第3組和第4組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知如果只有一次點(diǎn)火，還有大約7mL的氧氣未被消耗；對(duì)比第2組和第4組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在第2組實(shí)驗(yàn)中所得出得結(jié)果要超過(guò)理論值，這充分說(shuō)明在空氣中點(diǎn)燃紅磷再塞緊塞子的過(guò)程中造成的空氣流動(dòng)和受熱膨脹使結(jié)果明顯偏大（即正誤差），從而部分彌補(bǔ)了其他因素造成的負(fù)誤差。這也是很多老師按照教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到較“理想結(jié)果“的原因。第4組實(shí)驗(yàn)結(jié)果絕對(duì)誤差只有-2mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為精確。一共做了下表所示的四組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析如下：對(duì)照實(shí)驗(yàn)被吸入的水的體積/mL自我評(píng)價(jià)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)充分彌補(bǔ)了原實(shí)驗(yàn)的五大不足，并具備六大亮點(diǎn)，能得到更為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，很好的完成了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｓ捎谑芟抻趯?shí)驗(yàn)條件，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)尚有幾處不足：（1）溫差還是會(huì)帶來(lái)影響；（2）集氣瓶容積的測(cè)量不精確；（3）每次實(shí)驗(yàn)塞瓶塞時(shí)，瓶塞位置的深淺不同會(huì)導(dǎo)致集氣瓶?jī)?nèi)空氣體積的不同?？梢酝ㄟ^(guò)在流