九年级化学探究实验设计之测定空气中氧气的含量人教版.pdfVIP

探究实验设计之测定空气中氧气的含量 1．化学反应原理 如图 5-1 所示 ，利用磷燃烧消耗空气中的氧气 ，从而使容器内形成负压 ，打开止水夹后， 水进入容器内。进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。 图 5-1 2．实验仪器：集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃管、乳胶管、止水夹。 实验药品：红磷、水。 3．探究方案： ⑴ 在集气瓶中放入少是水（用于溶解生成的五氧化二磷，同时可吸收燃烧产生的热， 有利于瓶内降温），做上记号，并将瓶内剩余体积均分为五等分。 ⑶ 用止水夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。 观察到红磷燃烧，产生浓厚的白烟。 ⑶红磷熄灭后，冷却至室温，打开止不夹，观察到水进入集气瓶内，最终水面在五分之 一记号处。 4 ．探究评价： 该探究实验在反应原理上就存在错误 。我们都知道 ，反应物浓度越小 ，反应的速率越慢 。 当燃烧持续进行时，氧气的浓度越来越小，氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不 足以维持可燃物在着火点以上温度时，燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧， 但能在氧气中燃烧的原因。因此，从这个意义上说，利用燃烧试图除尽空气中的氧气，是很 难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，因此就更无法除尽氧气了。很多教 师在做该实验时，都发现，最终水面停在十分之一处，而不是五分之一处，原因就在于此。 该实验装置可能发生气体泄漏的地方太多 ，加之燃烧的红磷伸入集气瓶中加热了内部的 空气，使之外逸，都会导致实验的误差。 要做好该实验，关键要注意以下几点： ⑴ 用更易燃烧的可燃物代替红磷（如白磷）； ⑶ 装置的气密性要好； ⑶ 燃烧匙伸入集气瓶中的速度要快，并塞紧塞子。 5． 资源开发： 通过刚才的分析，我们知道，在做好本探究实验除用白磷代替红磷外，就是尽可能防止 或减少气体泄漏的可能。我们可以利用以下装置来进行探究： ⑴ 用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧。此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气 体的散逸。如图 5-2 。 ⑵ 用水浴加热的办法使白磷燃烧，也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。白磷 的着火点仅 40 ℃，水温稍高，足以使白磷着火燃烧。如图 5-3 。做此实验时，盛白磷的广口 瓶不能直接放入沸水中，也以免广口瓶因骤热而爆裂。可先用温水淋浴后，再将热水注入外 面的大烧杯中。 ⑶用钟罩代替集气瓶进行实验，如图 5-4 所示。钟罩下方敞口，气体受热膨胀时，可将 水压出一部分从产生减压作用。用此法既减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。 ⑷ 在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷，用胶塞塞住，并使从推入到玻璃管中部，记 下位置。用酒精灯微微加热白磷，使之燃烧，同样可观察到白磷燃烧，有大量白烟生成，胶 塞被推向外侧（右侧）。待装置冷却，胶塞逐渐向内侧（左侧）移动，根据胶塞停止时的位 置，确定空气中氧气的体积。如图 5-5 。 这种方法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。但要注意的是，胶塞在干燥 条件下很难塞入玻璃管内，可蘸少量水后向管内推入；推入时，还须在胶塞上插一根注射器 针头，以便排出气体，待胶塞推到合适位置时，拔出针头即可。 做该实验时，玻璃管不宜太短，太短，加热时胶塞会被推出管外。 6．创新思维： ⑴ 利用缓慢氧气测定氧气的体积分数 如图 5-6 所示，取长 10cm，宽 1.5cm 的铝箔，用细线系好。在其表面涂一层硝酸汞的 药液，立即用滤纸将铝箔擦干，迅速放入粗玻璃管中，悬于玻璃管上部，立即插入盛水的小 烧杯中，塞上塞子，静置观察。 ① 铝跟空气中的氧气反应放出的热，使玻璃管壁变得温热； ② 玻璃管内水位慢慢上升， 10min 左右，水位上升停止。进入的水的体积约为玻璃管 未浸入水中部分容积的 1 ／5。 进行该实验时，应当注意： 硝酸汞溶液