测定空气中氧气的体积分数

§1 快速《测定空气中氧气的体积分数》
原创作者：江苏省徐州市科技中学李敏
（可以转载，但不能故意抹掉或假冒原创作者）
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（如图1所示）；另一种是用广口瓶、烧杯、长导管等装置，燃烧红磷法（如图2所示）。

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，证明氧气的体积分数约占空气的1/5，笔者在实验过程中感到有些问题：
1 红磷的着火点较高，红磷燃烧熄灭并不是容器里的氧气耗尽，而是氧气的浓度降低到不能再支持红磷燃烧，即红磷燃烧仅消耗70%-80%左右的氧气，所以水面不可能达到1/5的理想高度（可用电热点火法检验出来）；
2 实验者当把燃烧的红磷插入容器中无意或故意不立即塞紧橡胶塞，使容器里一部分受热膨胀的空气外逸，在容器温度还没降到室温的情况下就产生了负压，水面高度也能达到甚至超过1/5，学生看到的是一个实验成功的假象，但是却失去了实验的真实性和科学性。

笔者介绍一种快速《测定空气中氧气的体积分数》的方法：
1准备（如图 3所示）: 取一支18×180mm的试管，加单孔橡胶塞，孔中插一根3cm长的短玻璃导管，玻璃导管上加一段4cm长的乳胶管，把乳胶管折回，用弹簧夹夹住，试管密闭。

用500mL烧杯备200mL 浓度大些的硫酸铜溶液，再备500mL水、一盏酒精灯、5克白磷。

2实验步骤：
2.1 取黄豆粒大小的一块白磷，用滤纸擦干水，立即放入准备的试管里，塞上带乳胶管和弹簧夹的橡胶塞密封（如图 3所示），试管在酒精灯上稍作烘烤，白磷就燃烧起来，振荡试管，防止白磷粘在试管壁上。

2.2 1min左右试管内不再产生白烟，撩起擦洗试管4~5次，试管温度迅速降到室温。

2.3 把试管倒插入硫酸铜溶液里（如图 4所示），打开弹簧夹，硫酸铜溶液立即沿乳胶管进入试管（如图 5所示），捏住乳胶管，把试管从硫酸铜溶液中取出，正立试管观察，液面高度大约是试管空间高度的1/5（如图 6所示）。

3 本实验的优点：
3.1 白磷在燃烧时一直在密闭的试管内进行，绝无热空气外逸；
3.2 白磷的着火点很低（40℃），即使在燃烧熄灭后仍在发生氧化反应，几乎把试管内的氧气消耗尽，硫酸铜溶液不仅能提高实验的可见度，而且能把试管里没反应的白磷蒸汽吸收，完全符合实验的真实性和科学性。

3.3 装置是试管、烧杯等，简单、轻巧；每次实验仅需2分钟左右。

▲探究实验设想提示
1、选择可燃物：红磷、白磷、蜡烛、酒精棉球等，试验哪种可用。

2、选择点火方式：容器外直接点火、容器外加热点火、玻棒点火（玻棒蘸取KmnO4与浓H2SO4的混合物）、电点火等，试验哪种方式最佳。

3、选择容器：钟罩、广口平、大试管、注射器等，试验哪种最简单易行。

4、选择进入容器的液体：水、氢氧化钠溶液等。

§2 证明《分子间有空隙》的简捷实验法
原创作者：江苏省徐州市科技中学李敏
（可以转载，但不能故意抹掉或假冒原创作者）
目前初中化学《关于分子见有空隙》的实验在各种教材中介绍的方法有图1、图2两种，他们都有实验速度慢和可见度太小的缺点。

笔者介绍一种新的实验方法：
1 准备取一支18×180mm的试管，加一个单孔橡胶塞，孔中插一根20cmc长的玻璃导管，玻璃导管在试管里不要露出橡胶塞，备100ml水、100ml无水酒精（用墨水染红更好）。

2 实验步骤（如图3、4所示）：
2.1先向试管里加入约1/2体积水，再加入约1/2体积的无水酒精（水密度大，沉在下面，酒精密度小，浮在上面，短时间还来不及混溶），塞上带长玻璃导管的橡胶塞，用滴管或注射器将酒精从玻璃导管顶部注满（如图3所示）。

2.2 一手持试管，一手持玻璃导管，食指堵住玻璃导管顶端，慢慢上下颠倒3~4次，水和酒精充分混溶后，正立试管观察，玻璃导管上部形成一大段空管（如图4所示），从而证明水分子间和酒精分子间都有空隙。

3 本实验的优点
3.1每实验一次仅用酒精18ml，节约。

3.2水和酒精混溶后缩小的体积在玻璃导管里得到明显放大，可见度很大，学生可以传看。

3.3每做一次实验仅需1.5min。

4 注意事项：
4.1玻璃导管在试管里不要露出橡胶塞，否则，将在橡胶塞下部形成气室，影响实验的准确性。

4.2向试管里先加水后加酒精，顺序不可颠倒，动作要快，防止提前过分混溶，否则，影响实验准确性。

4.3选用的玻璃导管越细，水和酒精混溶后，玻璃导管上部空段越长，可见度越大。

▲探究实验设想提示
1 选择试剂
1.1水与酒精混合；
1.2水与浓氨水混合；
1.3水与浓硫酸混合；
1.4水与蔗糖混合；
1.5水于氢氧化钠混合；
1. 6酒精于氢氧化钠混合。

2 选择装置
量筒、滴定管、干燥管、两片有夹缝的玻璃片、酒瓶等。

3 观察现象
物质混溶后并非体积都会缩小，有的会体积增大。

§3 《气密性检查》的四种方法
原创作者：江苏省徐州市科技中学李敏
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初中化学教材上关于《气密性检查》的方法（如图1所示），是手贴在容器（烧瓶或试管）壁上，容器内的空气受热体积膨胀，观察插在水里的导管末端有无气泡放出，手离开容器壁一会，容器内的空气受冷体积收缩，水能否进入导管末端，形成一段水柱。

1教材上的《气密性检查》方法的缺点：
1.1由于热量通过玻璃传递，太慢，手贴在容器壁上需要数分钟，插在水里的导管末端才有气泡放出，手离开容器壁，又需要数分钟，水才能进入导管末端，形成一段水柱，太费时间；当气温与手温无较大温差时，这一方法决不会成功。

1.2 当制取易溶于水的气体时（制氨气、氯化氢气等），导管末端不应被水浸湿。

1.3 对启普发生器、老式贮气瓶、沉浮式气体发生器、沉浮式贮气瓶等大型仪器气密性检查就很难完成。

2 现在介绍另外四种气密性检查方法，供您选择：
2.1导管末端浸水法（如图2所示）把导管末端插入装满水的试管（或烧杯）里，向上提起试管，使导管插到试管底，观察导管末端。

如果水没有大量进入导管，则气密性好；如果水大量进入导管，移去装水的试管，导管里的水就自动流出，则气密性不好。

此法简单快速，当容器中装有试剂时也能进行检查。

缺点是水会浸湿导管末端。

2.2 滴定管抽气法（如图3所示）在注满水的滴定管顶部加一只单孔橡胶塞，孔里加玻璃导管，导管上连接一段乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。

打开滴定管下部的活塞阀门，如果水流出一部分后就不再流，说明装置的气密性好；如果水外流不止，说明装置漏气。

此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。

2.3 滴定管压水法（如图4所示）在注满水的滴定管下部尖嘴处连接一段长30cm的乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。

打开滴定管下部的活塞阀门，如果滴定管里的液面下降一部分后就不再下降，说明装置的气密性好；如果液面下降不止，说明装置漏气。

此法水不会浸湿导管末端，
当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。

2.4 检查启普发生器气密性的方法
2.4.1没装试剂的启普发生器的检查方法首先关闭启普发生器上的活塞导管，向启普发生器的球形漏斗里注水，当水在容器里把漏斗下端封闭后再注水，容器里的液面不再上升，则气密性好；容器里的液面继续上升，则漏气。

2.4.2 已装试剂的启普发生器的检查方法打开启普发生器上的活塞导管，球形漏斗里的酸液下降，酸液穿过"细腰"进入容器，和固体试剂接触发生反应，关闭活塞导管，生成的气体把酸液压回球形漏斗，一分钟内球形漏斗里的酸液不下降，则气密性好，酸液下降，则漏气。

▲探究实验设想提示
加热容器法。