測定氧氣含量實驗的評價

朱世友，江蘇大豐市草堰中學教師，化學教研組長，大豐市化學教學能手，任教班級化學成績一直居于全市前列。有數百篇文章發表。

測定空氣里氧氣含量的實驗裝置多種多樣，選用的藥品也不盡相同，但實驗原理大致相同，都是利用某種物質與密閉容器里的氧氣反應，使得容器內氣壓減小，借助進入容器內水的體積或注射器活塞的移動位置等測出氧氣的含量。在掌握實驗原理的基礎上，我們還應學會對具體實驗方案進行分析與評價。

例題 （2007年湖南省永州市）某化學興趣小組對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗（見下頁圖1）進行了大膽改進，設計如下頁圖2（選用容積為45 mL即18×180 mm的試管作反應容器）實驗裝置進行，收到了良好的效果。請你對比分析圖1、圖2實驗裝置，回答下列有關問題（注：紅磷所占體積及導管內的氣體體積忽略不計）。

（1） 圖1實驗中反應的文字表達式為______。

（2） 圖2實驗的操作步驟有：① 點燃酒精燈；② 撤去酒精燈，待試管冷卻后松開彈簧夾；③ 將過量紅磷平裝入試管中，將40 mL的注射器活塞置于15 mL刻度處，并按圖2中所示的連接方式固定好，再將彈簧夾夾緊橡皮管；④ 讀取注射器活塞的數據。

你認為正確的操作順序是______（填序號），活塞將停在約______刻度處。

（3） 圖2實驗中，若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱紅磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻。觀察到的現象為______。

（4） 對照圖2，你認為圖1實驗裝置有何不足之處？______。

分析與評價： 圖1實驗裝置中，因生成的五氧化二磷有毒，實驗初先在空氣中點燃紅磷會對環境造成污染。此外，與注射器相比，集氣瓶的橫截面較大，故在測量時產生的誤差也較大。

圖2實驗裝置中，試管內有45 mL空氣，其中氧氣約9 mL；注射器內有15 mL空氣，其中氧氣約3 mL。先夾緊彈簧夾，紅磷燃燒消耗試管內的9 mL氧氣，冷卻后松開彈簧夾，活塞將前移到6 mL（即：15 mL^-9 mL）刻度處；若不使用彈簧夾，紅磷燃燒消耗的是整個裝置內的12 mL氧氣，活塞最終停在3 mL（即：15 mL^-12 mL）刻度處。需說明的是，紅磷燃燒放出大量的熱，致使裝置內氣壓增大，因此活塞首先向右移動，冷卻后才向左移動。

本題綜合性強，第（4）小題屬于實驗評價問題。在分析圖2不使用彈簧夾的實驗時，必須將注射器中的空氣考慮進去，這是正確解答問題的關鍵。

答案：（1） 紅磷＋氧氣→五氧化二磷 （2） ③①②④6 mL （3） 紅磷燃燒，產生白煙，活塞先向右移動，最終停在約3 mL刻度處（4） 污染環境；實驗誤差較大

責任編輯/侯秀姣