空气中氧气含量的测定实验探究

李长征

摘 要：化学教学中，实验探究是学生认识未知世界的重要手段，在教学中如何利用化学原理，让学生从实验探究中获得知识和能力，并形成持续不断的兴趣，对于学生的成长和发展起着重要的作用。

关键词：白磷 氧气 误差 铜粉 实验探究

中图分类号：G633.8 文献标识码：C 文章编号：1672-1578（2018）08-0139-01

鲁教版八年级化学中《测定空气中氧气含量》的实验，从原理上来说，利用化学反应，在不引入新的杂质的情况下，利用铜粉和硬质玻璃管空气中氧气反应，转化为固体氧化铜，氧气消耗掉，玻璃管内气体减少，压强减小，冷却至室温，注射器在内外气压相等的条件下，移动到到一定刻度，达到平稳后，测量出剩余气体的体积，然后达到测定空气中氧气含量的目的。这是一种测定混合物中某种成分的一种有效方法，但是在实际实验操作中，对实验老师要求很高。一是铜粉的量的问题，铜粉量不足，不能完全消耗掉密闭容器的空气，实验存在误差，多了实验现象不明显，到底需要多少铜粉合适呢？二是在实验中要反复不断推动注射器，以保证铜粉与氧气充分接触，充分反应。但是在不断推动注射器的过程中，很难保证气体不会从仪器连接處跑出，或者外面的空气进入到玻璃管内，造成实验误差。三是使用气球作为缓冲装置，但是在实验操作中，不断往气球内推气，热的气体不容易被挤回玻璃管，导致铜粉很难与氧气充分反应。四是铜粉与氧气反应，需要温度较高，反应时间太长，并且在读数时要求冷却到室温，需要较长的时间，整个课堂显得不紧凑，不能较好的完成教学任务。所以选择比较容易与氧气反应的物质，生成物是固体，并且比较容易操作，是实验成功的关键。根据本人的实际经验，在教学中，选择白磷作为耗氧剂，因为白磷的着火点很低，只有40度，很容易达到，白磷与氧气反应很迅速，能节约大量的时间，并且实验现象非常明显，能引起学生的兴趣，效果不错。实验装置、实验原理和实验操作及注意事项如下，和大家共享。

1 实验仪器及用品

硬质玻璃管、铁丝、铜片、止水夹、橡皮塞、导管及胶皮管、镊子、小刀、吹风机、试管刷、烧杯、白磷、红墨水、湿抹布。

2 实验装置图及说明

把硬质玻璃管平分为5等份。在玻璃管内的铁丝上系上两块铜片，在两块铜片上各放一小块绿豆粒大小的白磷，白磷这样分布，便于与空气中的氧气充分接触，达到完全消耗密闭容器中的氧气的作用。然后用吹风机吹热风，使硬质玻璃管内白磷温度升高，达到白磷燃烧的着火点，白磷开始燃烧，消耗密闭容器内的氧气。燃烧停止后，用湿抹布擦拭玻璃管，使玻璃管的温度迅速冷却，冷却到室温时，打开橡胶管上的止水夹，止水夹下端导管浸入红墨水中，会看到红墨水形成喷泉，进入硬质玻璃管中，并且进入硬质玻璃管内的红墨水到达五分之一刻度处。

3 实验原理

在较低温条件下，白磷与空气中的氧气反应，生成五氧化二磷固体，4P+5O22P2O5 反应消耗掉密闭容器内的氧气，硬质玻璃管内气体减少，压强减小，在外界大气压的作用下，水被压入硬质玻璃管内，进入硬质玻璃管内的水的体积就是反应消耗的氧气的体积。达到了测定空气中氧气含量的目的。

4 实验操作过程

（1）连接好仪器，检查装置的气密性。

（2）用小刀切取两块绿豆粒大小的白磷，分别放在铁丝上的两块铜片上，然后把铜片放入硬质玻璃管中。

（3）盖紧橡皮塞，硬质玻璃管下端导管浸入红墨水中，赶出导管中的气体。

（4）用吹风机对硬质玻璃管吹热风，达到白磷的着火点，让白磷燃烧，观察现象。

（5）燃烧完毕，用湿抹布擦拭硬质玻璃管，让硬质玻璃管冷却至室温。

（6）打开下端止水夹，观察现象。

（7）拆开装置，回收未完全反应的白磷。清洗仪器。

5 实验注意的几个问题

（1）实验中使用两块白磷，主要目的是尽可能的使白磷与硬质玻璃管内的氧气充分接触，便于消耗完硬质玻璃管内的氧气，减少实验误差。当然也可以使用三至四块白磷，均匀的分布在硬质玻璃管内，效果会更明显，实验误差更小。

（2）要保证装置的气密性完好，特别是铁丝与橡皮塞连接处，导管与橡皮塞连接处，止水夹夹持胶皮管处，要紧密，不能漏气。

（3）浸入红墨水的胶皮导管要尽量短，并且实验前要赶出管内的空气，让水浸入胶皮管，以减小实验误差。

（4）使用吹风机加热硬质玻璃管，使用方便，安全可靠，体现了节约能源的意识，同时避免了白磷燃烧产生的白烟往外泄露，造成环境污染。

（5）白磷属于易燃物品，使用时特别小心，不要沾到桌面或皮肤上，避免造成损伤。

（6）实验剩余的白磷，要及时回收，不能随意丢弃，避免引起火灾。

以上是笔者在《测定空气中氧气含量》的实验中的点滴看法和实验改进，从上课实验效果来看，实验完成用时间短，课堂容量显得更充分。实验现象明显，更容易引起学生的学习兴趣，激发学生探究新知识的欲望。缺陷就是白磷的使用一定要注意安全，不能乱丢乱放，防止发生危险。