空氣中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究

李長(zhǎng)征

摘 要：化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生認(rèn)識(shí)未知世界的重要手段，在教學(xué)中如何利用化學(xué)原理，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究中獲得知識(shí)和能力，并形成持續(xù)不斷的興趣，對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展起著重要的作用。

關(guān)鍵詞：白磷 氧氣 誤差 銅粉 實(shí)驗(yàn)探究

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)：1672-1578（2018）08-0139-01

魯教版八年級(jí)化學(xué)中《測(cè)定空氣中氧氣含量》的實(shí)驗(yàn)，從原理上來(lái)說(shuō)，利用化學(xué)反應(yīng)，在不引入新的雜質(zhì)的情況下，利用銅粉和硬質(zhì)玻璃管空氣中氧氣反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為固體氧化銅，氧氣消耗掉，玻璃管內(nèi)氣體減少，壓強(qiáng)減小，冷卻至室溫，注射器在內(nèi)外氣壓相等的條件下，移動(dòng)到到一定刻度，達(dá)到平穩(wěn)后，測(cè)量出剩余氣體的體積，然后達(dá)到測(cè)定空氣中氧氣含量的目的。這是一種測(cè)定混合物中某種成分的一種有效方法，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中，對(duì)實(shí)驗(yàn)老師要求很高。一是銅粉的量的問(wèn)題，銅粉量不足，不能完全消耗掉密閉容器的空氣，實(shí)驗(yàn)存在誤差，多了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，到底需要多少銅粉合適呢？二是在實(shí)驗(yàn)中要反復(fù)不斷推動(dòng)注射器，以保證銅粉與氧氣充分接觸，充分反應(yīng)。但是在不斷推動(dòng)注射器的過(guò)程中，很難保證氣體不會(huì)從儀器連接處跑出，或者外面的空氣進(jìn)入到玻璃管內(nèi)，造成實(shí)驗(yàn)誤差。三是使用氣球作為緩沖裝置，但是在實(shí)驗(yàn)操作中，不斷往氣球內(nèi)推氣，熱的氣體不容易被擠回玻璃管，導(dǎo)致銅粉很難與氧氣充分反應(yīng)。四是銅粉與氧氣反應(yīng)，需要溫度較高，反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，并且在讀數(shù)時(shí)要求冷卻到室溫，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，整個(gè)課堂顯得不緊湊，不能較好的完成教學(xué)任務(wù)。所以選擇比較容易與氧氣反應(yīng)的物質(zhì)，生成物是固體，并且比較容易操作，是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。根據(jù)本人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)中，選擇白磷作為耗氧劑，因?yàn)榘琢椎闹瘘c(diǎn)很低，只有40度，很容易達(dá)到，白磷與氧氣反應(yīng)很迅速，能節(jié)約大量的時(shí)間，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，能引起學(xué)生的興趣，效果不錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)如下，和大家共享。

1 實(shí)驗(yàn)儀器及用品

硬質(zhì)玻璃管、鐵絲、銅片、止水夾、橡皮塞、導(dǎo)管及膠皮管、鑷子、小刀、吹風(fēng)機(jī)、試管刷、燒杯、白磷、紅墨水、濕抹布。

2 實(shí)驗(yàn)裝置圖及說(shuō)明

把硬質(zhì)玻璃管平分為5等份。在玻璃管內(nèi)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(dá)到完全消耗密閉容器中的氧氣的作用。然后用吹風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)，使硬質(zhì)玻璃管內(nèi)白磷溫度升高，達(dá)到白磷燃燒的著火點(diǎn)，白磷開始燃燒，消耗密閉容器內(nèi)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(shí)，打開橡膠管上的止水夾，止水夾下端導(dǎo)管浸入紅墨水中，會(huì)看到紅墨水形成噴泉，進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管中，并且進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的紅墨水到達(dá)五分之一刻度處。

3 實(shí)驗(yàn)原理

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

4 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)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(zhì)玻璃管中。

（3）蓋緊橡皮塞，硬質(zhì)玻璃管下端導(dǎo)管浸入紅墨水中，趕出導(dǎo)管中的氣體。

（4）用吹風(fēng)機(jī)對(duì)硬質(zhì)玻璃管吹熱風(fēng)，達(dá)到白磷的著火點(diǎn)，讓白磷燃燒，觀察現(xiàn)象。

（5）燃燒完畢，用濕抹布擦拭硬質(zhì)玻璃管，讓硬質(zhì)玻璃管冷卻至室溫。

（6）打開下端止水夾，觀察現(xiàn)象。

（7）拆開裝置，回收未完全反應(yīng)的白磷。清洗儀器。

5 實(shí)驗(yàn)注意的幾個(gè)問(wèn)題

（1）實(shí)驗(yàn)中使用兩塊白磷，主要目的是盡可能的使白磷與硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的氧氣充分接觸，便于消耗完硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的氧氣，減少實(shí)驗(yàn)誤差。當(dāng)然也可以使用三至四塊白磷，均勻的分布在硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，效果會(huì)更明顯，實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(dǎo)管要盡量短，并且實(shí)驗(yàn)前要趕出管內(nèi)的空氣，讓水浸入膠皮管，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。

（4）使用吹風(fēng)機(jī)加熱硬質(zhì)玻璃管，使用方便，安全可靠，體現(xiàn)了節(jié)約能源的意識(shí)，同時(shí)避免了白磷燃燒產(chǎn)生的白煙往外泄露，造成環(huán)境污染。

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

（6）實(shí)驗(yàn)剩余的白磷，要及時(shí)回收，不能隨意丟棄，避免引起火災(zāi)。

以上是筆者在《測(cè)定空氣中氧氣含量》的實(shí)驗(yàn)中的點(diǎn)滴看法和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，從上課實(shí)驗(yàn)效果來(lái)看，實(shí)驗(yàn)完成用時(shí)間短，課堂容量顯得更充分。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，更容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生探究新知識(shí)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(fā)生危險(xiǎn)。