空气成分的测定实验原理

空气成分的测定实验原理

一、实验目的

本实验旨在通过测定空气中氧气、氮气和二氧化碳的含量，了解空气

成分的组成及其浓度变化规律。

二、实验原理

1. 空气成分及其浓度

空气是一种混合物，主要由氮气、氧气和少量的其他气体组成。其中，氮气占78%，氧气占21%，其他包括二氧化碳、水蒸汽等占1%。在

大多数情况下，空气中二氧化碳含量较低，通常为0.03%-0.04%。

2. 测定方法

（1）测定空气中的二氧化碳含量：利用饱和钙水吸收法。将经过干燥剂干燥后的样品与饱和钙水反应，反应生成的CaCO3沉淀可以用称重法确定二氧化碳含量。

（2）测定空气中的总压力：利用压力计或差压计。将压力计或差压计接入样品管道中，在相同条件下比较样品管道与参比管道之间的压力差，即可得到样品管道内的总压力。

（3）测定空气中的氧气含量：利用分光光度法或电化学法。分光光度法是利用氧气与还原剂反应，生成吸收峰，通过测定吸收峰的强度来

确定氧气含量。电化学法是利用电极在不同氧气浓度下的电位变化来

确定氧气含量。

（4）测定空气中的氮气含量：利用差压计或热导仪。差压计是将样品与参比管道之间的压力差转换为流量信号，通过流量信号和总流量计

算出样品管道内的氮气含量。热导仪是利用热导率与成分相关联的原

理进行测定。

三、实验步骤

1. 测定空气中二氧化碳含量

（1）取一只干燥管，加入适量干燥剂，并将其密封。

（2）将待测空气通入干燥管内，使其与干燥剂接触。

（3）取出干燥管，打开密封盖，加入饱和钙水至标志线处。

（4）摇晃干燥管，使饱和钙水均匀分布。

（5）密封干燥管，摇晃数分钟，使反应充分进行。

（6）取出干燥管，用天平称重，并记录质量。

（7）将干燥管加入适量去离子水中，振荡摇匀，使沉淀溶解。

（8）用滤纸过滤溶液，并将过滤液转移至锥形瓶内。

（9）加入几滴酚酞指示剂，并用0.1mol/L HCl滴定至酚酞变色为止。（10）计算二氧化碳含量。

2. 测定空气中总压力

（1）将压力计或差压计接入样品管道中，并调整好仪器参数和读数范围。

（2）开启样品管道和参比管道的阀门，等待一段时间后记录读数。

（3）关闭阀门，断开仪器连接。

3. 测定空气中氧气含量

（1）取一只测氧电极并校准，调整电极与仪器的参数和读数范围。（2）将待测空气通入电极中，并等待一段时间后记录读数。

4. 测定空气中氮气含量

（1）将差压计或热导仪接入样品管道中，并调整好仪器参数和读数范围。

（2）开启样品管道和参比管道的阀门，等待一段时间后记录读数。（3）关闭阀门，断开仪器连接。

四、实验注意事项

1. 实验过程中应严格遵守安全操作规程，注意气体泄漏和爆炸危险。

2. 测定前应检查仪器是否正常工作，校准电极和仪器参数。

3. 测定空气中二氧化碳含量时，应保证干燥剂干燥充分，并且饱和钙水应加入到标志线处。

4. 测定空气中总压力时，应确保样品管道与参比管道之间的压力差稳定，并记录读数时应考虑温度和大气压的影响。

5. 测定空气中氧气含量时，应注意电极与待测空气的接触质量，并等待一段时间使反应充分进行。

6. 测定空气中氮气含量时，应确保样品管道与参比管道之间的流量差稳定，并记录读数时应考虑温度和大气压的影响。

五、实验结果分析

通过测定空气中氧气、氮气和二氧化碳的含量，可以了解空气成分的

组成及其浓度变化规律。在大多数情况下，空气中二氧化碳含量较低，通常为0.03%-0.04%。而氮气和氧气则占据了空气的主要成分，其中，氮气占78%，而氧气占21%。通过实验测定得到的数据可以与理论值进行比较，并对误差进行分析，以提高实验精度。