空气里氧气含量的测定实验的改进方法是(空气中氧气含量测定实验的改进)

1.测定方法的问题

据我所知，在我国自编的中学化学教材里用燃烧磷测定空气里的氧气含量的实验，最早出现在1956年3月第1版许国培等编的初中《化学》77页图52(见图1)：

图1用磷测定空气的成分

之后的80年代、90年代直到本世纪初由人教社出版的初中《化学》，尽管版本变化多次，但都一直沿用图2所示装置实验：

图2空气中氧气含量的测定

最近由人教社出版的九年级义务教育初中《化学》上册23页有如图3所示的测定方法：

图3测定空气里氧气含量

笔者认为，所有图示所示的方法几乎都是完全相同的，也都犯了一个共同的错误：那燃着的磷伸入瓶内的一瞬间，瓶内的空气膨胀，总会有一部份空气会排出，那排出的部份的4/5的(N2)也当成了O2被“测定”了。从实验效果上看，这4/5的N2(当然也包括那被排出的1/5的O2)填补了实验误差(容易观察到水位上升到容器体积的1/5或倒吸到集气瓶中的水的体积容易达到集气瓶体积的1/5)，可是这种科学性的损失又靠什么来弥补呢?

据查，还是在1957年《化学通报》11期66页上即有人载文指出过这个实验科学性错误。

2.测定方法的改进

(1)方法1

如图4所示，先把玻璃棒的下端烧热(不必红热)，燃烧匙内放一小块的磷，把橡皮塞插入瓶(抽滤瓶)中，并把塞子塞紧。然后把玻璃棒的热端按下与白磷接触，观察白磷燃烧的现象。待白磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察烧杯中的水倒吸进瓶内的现象。

图4

(2)方法2

如图5所示，导线的一端与燃烧匙柄相接，另一端串上开关、6V～10V干电池后跟燃烧匙盛放的磷的“匙”处相连。当闭合上开关，显然白磷接触的导线发热引发白磷燃烧。燃烧完毕，待瓶冷至室温，打开弹簧夹，会有与方法1相同的实验效果。

图5

图6

(3)方法3

如图6所示，在一根口径12mm～13mm，长约7cm～8cm的玻璃管的两端，通过橡皮塞装上两只注射器，玻璃管内装几团细的铜丝，把一个注射器内的空气体积调到50mL的位置，然后用酒精灯加热玻璃管的铜丝部位。待铜丝被灼热后，把注射管缓慢地以2～3次/分的速度左右推动，可见注射器内空气的体积逐渐减少。大约3～4min之后停止加热。待玻璃管冷至室温后，观察注射器内空气减少的体积数。

3.改进方法评价

①改进的三种方法都没有科学性错误，且测得O2在空气中的体积分数十分接近1P5。

②磷跟O2反应生成水溶性固体P2O5，但是当空气中的O2减少到一定量时磷也不会燃烧，所以方法1和方法2实验后多少会残余一些未反应完的O2，实验结果O2的体积分数略小于1/5是合理的，等于1/5是欠合理的。相比之下，方法3没有这种缺点，更值得推广采用。

文章来源：《教学仪器与实验》

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