红磷燃烧测定空气中氧气含量实验

空气中氧气含量的测定

基础知识

1. 实验原理

利用物质在密闭容器中燃烧，消耗容器中的氧气，使密闭容器内压强减小。在大气压作用下，进入容器中的水的体积即为容器内减少的氧气的体积。

2.实验药品及装置

(1)实验药品:红磷。

(2)反应原理:4P+5O2点燃 ===2P2O5

(3)实验装置

【特别提醒】实验中红磷必须足量的原因是消耗完装置内的氧气。

3. 实验现象

(1)集气瓶中红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。

(2)装置冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶中，集气瓶中的水面上升约至1刻度。

4. 实验结论

空气中氧气的体积约占空气总体积的5分之1。

5. 药品的选择

(1)若不对装置进行改进写出下列药品不能直接代替红磷的原因。

铁丝:铁丝不能在空气中燃烧。

木炭:木炭在空气中燃烧生成气体，使密闭容器中压强变化不大。

(2)若对装置进行改进则硫粉可代替红磷进行实验。改进的方案为用氢氧化钠溶液替代水。

【总结】药品选择原则:①药品在空气中易点燃；②药品只能与空气中的氧气反应；③尽可能选择与氧气反应只能生成固体的物质，若选择的物质与氧气反应有气体生成，应选用适当试剂吸收。

6. 实验偏差分析

测定结果小于五分之一：

a.红磷的量不足；b. 装置漏气；c.集气瓶没有冷却至室温就打开弹簧夹。

测定结果大于五分之一：

a.红磷点燃后伸入过慢； b.弹簧夹未夹紧，红磷燃烧时空气受热逸出。

7.实验拓展

(1)空气属于混合物。

(2)红磷燃烧后集气瓶内剩余气体主要是氮气，该气体具有的性质是不燃烧也不支持燃烧，且难溶于水。

8. 装置的评价与改进

(1)教材实验装置的不足

①在空气中点燃红磷，产生的五氧化二磷会污染空气。

②将燃着的红磷伸人集气瓶内时，会造成集气瓶内气体逸出，使测定结果偏大。

③燃烧法消耗氧气不够彻底，使测定结果偏小。

(2)实验的改进

①改进点燃方式:利用凸透镜将太阳光聚焦点燃红磷或热水加热点燃白磷，以下改进方案的优点是装置密闭，对环境无污染且能减小测量误差。

2改进测量方式:利用量筒和活塞代替原实验中的烧杯，优点是使测量结果更准确。

③原理创新

除了红磷燃烧外，还可以用铁粉生锈、加热铜丝等方法测定空气中氧气的含量。

在用铁粉进行实验时,加入活性炭粉、水及少量食盐，其目的是加快反应速率。

实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使氧气充分反应。