空气中氧气含量测定实验

空气中氧气含量测定实验的拓展

一、在探究空气中氧气的含量测定实验中，要注意观察实验现象，体会从实验事实导

出结论的思维过程（如图1）。

现象：实验中可以观察到，红磷燃烧，产生大量的白烟，放出大量热；冷却至室温，

打开弹簧夹后，烧杯中的水倒流入集气瓶中，至约占集气瓶容积的1/5。

结论：通过实验得知，空气中氧气的体积约占1/5。

原理解释：红磷燃烧消耗空气中的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内压强变小，

在外界大气压的作用下，烧杯中的水倒流入集气瓶内，且空气中氧气体积约占空气体

积1/5，所以倒流入集气瓶内的水约占集气瓶容积1/5。

装置：装置气密性良好，（实验前要进行气密性检查） 反应物：1、反应物只与空气中的氧气反应，

2、反应物不能是气体。

3、反应物足量，确保氧气反应完，使测得氧气的体积更接近空气中氧气的实际体积。

生成物：生成物不能是气体

读数：冷却至室温才能读数

这个实验还可推论出氮气的性质 ：氮气不能支持燃烧（化学性质）；集气瓶内水面上升一定高度后，不能继续上升，可以说明氮气难溶于水（物理性质）。

实验失败因素分析：

在这个实验中，若气体减少的体积小于1/5，导致结果偏低的原因可能有：（1）红磷的量不足，瓶内氧气没有耗尽；（2）装置漏气；（3）未冷却至室温就读数。

若该实验中气体减少的体积大于1/5，原因可能是（1）点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。（2）实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。（3）装置气密性不好；

二、空气中氧气含量测定反应物选择：

1、燃烧法 可用红磷、白磷

加热法 可用Cu 、Hg

比较：A:红磷、白磷 原理相同：4P+5O 2—→2P 2O 5

红磷须外部点燃；白磷着火点很低，微热即可，所以可直接在密闭装置内引燃

实验结果：用白磷比用红磷误差小。

B ：Cu 、Hg 汞有污染，不建议使用

2、不可用：铁丝 因为铁丝在空气中不能燃烧

不可用： Mg 因为Mg 能与空气中的氧气、二氧化碳、氮气反应

不可用：S 、C 、蜡烛 因为均有气体生成，

※3、对实验进行改进后， S 、C 、蜡烛也能测氧气含量

原理：S+O 2—→SO 2 C+O 2—→CO 2 蜡烛燃烧生成H 2O 和CO 2

SO 2、CO 2能与碱溶液反应 如：CO 2+Ca(OH)2→CaCO 3↓+H 2O CO 2+2NaOH →Na 2CO 3+H 2O SO 2+2NaOH →Na 2SO 3+H 2O

装置：

三、利用空气中氧气含量测定实验原理除去空气中的氧气

方法一、红磷（白磷）燃烧法

方法二、将混合气体通过灼热的铜（如右图所示）

点燃 点燃 点燃 S 或C 或蜡烛

澄清石灰水或稀氢氧化钠溶液 实验成功满足条件 亚硫酸钠

探究空气中氧气含量的实验题归类

一、实验药品选择型

例1.小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭替代红磷测定空气中氧气的含量，并按

左下图所示装置进行实验。

（1）依据的实验原理是_______________________________。

小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真

分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）

_____________________________________________。

（2）小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择和生成物的要求上应考虑是（答一条）__________________________________________________________。

二、实验误差分析型

例2.某班同学用右图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5,乙同学的广口瓶内水面上升显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是（）

①甲同学可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完

②甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内

③乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出

④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出

A.只有①③

B.只有②④

C.只有①②③

D.①②③④

三、实验装置创新型

例3.为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积

为40 mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试

管口，通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如

右图的实验装置。

假设此实验能按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体

体积忽略不计，请回答下列问题：

（1)实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20 mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回

至20mL刻度处，则说明____________________。

（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。

可观察到的现象为_______________________________________________。

（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为

______________________________________________________________。

（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如

______________________________________________________________________。

思考、某科学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成氮化镁（Mg3N2），设计了如下方案进行验证。装置如图步骤：1、引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞；待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升的体积

约占瓶内水面原上方空间的1/5左右。

2、往水槽中加水使广口瓶内外水面相平；点燃镁条，更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放

出热量；待冷却后广口瓶内水位继续上升。

（1）步骤1的目的是。写出红磷燃烧的化学方程式；

（2）在步骤2“待冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压 (选填大于、小于、等于)外界气压。

（3）根据上述实验和你所学的知识，请写出镁在空气中燃烧时的化学方程式：①镁与氧气反应：；

②镁与氮气反应：。