空氣中氧氣含量的測定實驗探究

李長征

摘 要：化學教學中，實驗探究是學生認識未知世界的重要手段，在教學中如何利用化學原理，讓學生從實驗探究中獲得知識和能力，并形成持續不斷的興趣，對于學生的成長和發展起著重要的作用。

關鍵詞：白磷 氧氣 誤差 銅粉 實驗探究

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C 文章編號：1672-1578（2018）08-0139-01

魯教版八年級化學中《測定空氣中氧氣含量》的實驗，從原理上來說，利用化學反應，在不引入新的雜質的情況下，利用銅粉和硬質玻璃管空氣中氧氣反應，轉化為固體氧化銅，氧氣消耗掉，玻璃管內氣體減少，壓強減小，冷卻至室溫，注射器在內外氣壓相等的條件下，移動到到一定刻度，達到平穩后，測量出剩余氣體的體積，然后達到測定空氣中氧氣含量的目的。這是一種測定混合物中某種成分的一種有效方法，但是在實際實驗操作中，對實驗老師要求很高。一是銅粉的量的問題，銅粉量不足，不能完全消耗掉密閉容器的空氣，實驗存在誤差，多了實驗現象不明顯，到底需要多少銅粉合適呢？二是在實驗中要反復不斷推動注射器，以保證銅粉與氧氣充分接觸，充分反應。但是在不斷推動注射器的過程中，很難保證氣體不會從儀器連接處跑出，或者外面的空氣進入到玻璃管內，造成實驗誤差。三是使用氣球作為緩沖裝置，但是在實驗操作中，不斷往氣球內推氣，熱的氣體不容易被擠回玻璃管，導致銅粉很難與氧氣充分反應。四是銅粉與氧氣反應，需要溫度較高，反應時間太長，并且在讀數時要求冷卻到室溫，需要較長的時間，整個課堂顯得不緊湊，不能較好的完成教學任務。所以選擇比較容易與氧氣反應的物質，生成物是固體，并且比較容易操作，是實驗成功的關鍵。根據本人的實際經驗，在教學中，選擇白磷作為耗氧劑，因為白磷的著火點很低，只有40度，很容易達到，白磷與氧氣反應很迅速，能節約大量的時間，并且實驗現象非常明顯，能引起學生的興趣，效果不錯。實驗裝置、實驗原理和實驗操作及注意事項如下，和大家共享。

1 實驗儀器及用品

硬質玻璃管、鐵絲、銅片、止水夾、橡皮塞、導管及膠皮管、鑷子、小刀、吹風機、試管刷、燒杯、白磷、紅墨水、濕抹布。

2 實驗裝置圖及說明

把硬質玻璃管平分為5等份。在玻璃管內的鐵絲上系上兩塊銅片，在兩塊銅片上各放一小塊綠豆粒大小的白磷，白磷這樣分布，便于與空氣中的氧氣充分接觸，達到完全消耗密閉容器中的氧氣的作用。然后用吹風機吹熱風，使硬質玻璃管內白磷溫度升高，達到白磷燃燒的著火點，白磷開始燃燒，消耗密閉容器內的氧氣。燃燒停止后，用濕抹布擦拭玻璃管，使玻璃管的溫度迅速冷卻，冷卻到室溫時，打開橡膠管上的止水夾，止水夾下端導管浸入紅墨水中，會看到紅墨水形成噴泉，進入硬質玻璃管中，并且進入硬質玻璃管內的紅墨水到達五分之一刻度處。

3 實驗原理

在較低溫條件下，白磷與空氣中的氧氣反應，生成五氧化二磷固體，4P+5O22P2O5 反應消耗掉密閉容器內的氧氣，硬質玻璃管內氣體減少，壓強減小，在外界大氣壓的作用下，水被壓入硬質玻璃管內，進入硬質玻璃管內的水的體積就是反應消耗的氧氣的體積。達到了測定空氣中氧氣含量的目的。

4 實驗操作過程

（1）連接好儀器，檢查裝置的氣密性。

（2）用小刀切取兩塊綠豆粒大小的白磷，分別放在鐵絲上的兩塊銅片上，然后把銅片放入硬質玻璃管中。

（3）蓋緊橡皮塞，硬質玻璃管下端導管浸入紅墨水中，趕出導管中的氣體。

（4）用吹風機對硬質玻璃管吹熱風，達到白磷的著火點，讓白磷燃燒，觀察現象。

（5）燃燒完畢，用濕抹布擦拭硬質玻璃管，讓硬質玻璃管冷卻至室溫。

（6）打開下端止水夾，觀察現象。

（7）拆開裝置，回收未完全反應的白磷。清洗儀器。

5 實驗注意的幾個問題

（1）實驗中使用兩塊白磷，主要目的是盡可能的使白磷與硬質玻璃管內的氧氣充分接觸，便于消耗完硬質玻璃管內的氧氣，減少實驗誤差。當然也可以使用三至四塊白磷，均勻的分布在硬質玻璃管內，效果會更明顯，實驗誤差更小。

（2）要保證裝置的氣密性完好，特別是鐵絲與橡皮塞連接處，導管與橡皮塞連接處，止水夾夾持膠皮管處，要緊密，不能漏氣。

（3）浸入紅墨水的膠皮導管要盡量短，并且實驗前要趕出管內的空氣，讓水浸入膠皮管，以減小實驗誤差。

（4）使用吹風機加熱硬質玻璃管，使用方便，安全可靠，體現了節約能源的意識，同時避免了白磷燃燒產生的白煙往外泄露，造成環境污染。

（5）白磷屬于易燃物品，使用時特別小心，不要沾到桌面或皮膚上，避免造成損傷。

（6）實驗剩余的白磷，要及時回收，不能隨意丟棄，避免引起火災。

以上是筆者在《測定空氣中氧氣含量》的實驗中的點滴看法和實驗改進，從上課實驗效果來看，實驗完成用時間短，課堂容量顯得更充分。實驗現象明顯，更容易引起學生的學習興趣，激發學生探究新知識的欲望。缺陷就是白磷的使用一定要注意安全，不能亂丟亂放，防止發生危險。