測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置(全)

1、測(cè)定空氣中氧氣含量的常見的裝置（全）江蘇省特級(jí)教師趙美榮序號(hào)裝置實(shí)驗(yàn)操作圖1用凸透鏡將太陽光聚焦到白磷，使白磷燃燒，一段時(shí)間后，白磷燃燒。燃燒完畢，待冷卻至室溫，打開彈簧夾，燒杯中的水倒吸進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。圖2閉合電源開關(guān)，電阻絲發(fā)熱，溫度達(dá)到40 時(shí)白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙。裝置冷卻后，由于左側(cè)中氧氣被消耗，氣體壓強(qiáng)減小，水會(huì)在左側(cè)中上升，且上升到1刻度處。圖3先關(guān)閉彈簧夾a，將螺旋狀的銅絲在酒精燈的灼燒后迅速插入大試管，接觸試管底部的過量的白磷，然后立即塞緊橡皮塞。由于白磷的著火點(diǎn)低，白磷燃燒，產(chǎn)生大量的白煙。燃燒完畢，待冷卻至室溫，打開彈簧夾，燒杯中的水倒吸進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。圖4用水浴加熱的辦法使白磷燃燒

2、，足以使白磷著火燃燒。燃燒完畢，待冷卻至室溫，打開彈簧夾，燒杯中的水倒吸進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。圖5在一封閉的試管內(nèi)放一顆白磷，用酒精燈微微加熱白磷，白磷燃燒，有大量白煙生成，注射器被推向外側(cè)（右側(cè)）。待裝置冷卻，注射器逐漸向內(nèi)側(cè)（左側(cè)）移動(dòng)，根據(jù)注射器停止時(shí)的位置，確定空氣中氧氣的體積。圖6在一端封閉的粗玻璃管內(nèi)放一顆白磷，用膠塞塞住，并推入到玻璃管中部，記下位置。用酒精燈微微加熱白磷，白磷燃燒，有大量白煙生成，膠塞被推向外側(cè)（右側(cè)）。待裝置冷卻，膠塞逐漸向內(nèi)側(cè)（左側(cè)）移動(dòng)，根據(jù)膠塞停止時(shí)的位置，確定空氣中氧氣的體積。圖7用生石灰和水反應(yīng)時(shí)放出的熱量使白磷燃燒。燒杯上方玻璃管(預(yù)先固定好)中部有一可左右滑

3、動(dòng)的活塞，活塞左端管內(nèi)密封有空氣，活塞右端的玻璃管口跟空氣連通，實(shí)驗(yàn)開始前活塞處在刻度5 cm處。圖8在一個(gè)耐熱活塞的底部放一小塊（足量）白磷，然后迅速將活塞下壓，使空氣內(nèi)能增大，溫度達(dá)到40。白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，冷卻至原來溫度時(shí)，松開手，活塞最終將回到刻度4處。圖10在一玻璃管的兩端，通過橡皮塞裝上兩只注射器，玻璃管內(nèi)裝幾團(tuán)細(xì)的銅絲，把一個(gè)注射器內(nèi)的空氣體積調(diào)到50mL的位置，另一只注射器不留空氣加熱玻璃管的銅絲部位。待銅絲被灼熱后，把注射管緩慢地以23次/分的速度左右推動(dòng)。大約34min之后停止加熱。待玻璃管冷卻至室溫后，注射器內(nèi)空氣減少。圖11在滴管中盛適量的氫氧化鈉溶液。將燃著的硫

4、粉迅速插入集氣瓶?jī)?nèi)，硫粉燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色的火焰。燃燒完畢，待冷卻至室溫，打開彈簧夾，燒杯中的水倒吸進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。探究空氣中氧氣的含量湖北省教研室組長(zhǎng)楊國(guó)安親愛的同學(xué)，很高興與你見面了！老師要告訴你一個(gè)小秘密：在我們周圍的空氣單元里，“探究空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)”可重要啦！這不，近幾年來在各省市中考試題中頻繁出現(xiàn)。本文中的例3就是我出的一道中考題。遺憾的是，當(dāng)年我市考生平均得分率只有41%！ 現(xiàn)在，你一定很想知道，怎樣才能掌握這一考點(diǎn)？老師告訴你，掌握這一考點(diǎn)有秘決：一是你要深入理解實(shí)驗(yàn)原理；二是你要有流暢的解題思路，找到解題的突破口。深入理解實(shí)驗(yàn)原理 對(duì)于探究空氣成分的實(shí)驗(yàn)，以下幾點(diǎn)需要你認(rèn)真研讀，

5、深入理解，這是你正確解答這類題目的基礎(chǔ)?！緦?shí)驗(yàn)原理】利用物質(zhì)在密閉容器里燃燒或與氧氣反應(yīng)生成固體物質(zhì)，把容器里空氣中的氧氣耗盡，根據(jù)氣體體積的減少量來確定氧氣的含量?！緦?shí)驗(yàn)藥品】能用來測(cè)定空氣中氧氣含量的物質(zhì)必須是易與氧氣反應(yīng)且沒有氣體生成的物質(zhì)，如紅磷（或白磷）等。 不能用木炭、硫來代替紅磷（或白磷）。木炭、硫燃燒的產(chǎn)物是氣體，且消耗的氧氣的體積恰好等于生成的氣體的體積，密閉體系內(nèi)氣體的壓強(qiáng)幾乎沒有變化。【實(shí)驗(yàn)裝置】 如圖1所示（當(dāng)然，也可用其他合理裝置）。【實(shí)驗(yàn)步驟】1在集氣瓶?jī)?nèi)加入少量水（用于溶解生成的五氧化二磷，同時(shí)吸收燃燒產(chǎn)生的熱，有利于瓶?jī)?nèi)降溫），把集氣瓶剩余容積劃分為5等分，并做

6、上記號(hào)。2用止水夾夾緊乳膠管。把燃燒匙內(nèi)的紅磷放在酒精燈火焰上點(diǎn)燃，立即伸入瓶中并把塞子塞緊。觀察紅磷燃燒時(shí)的現(xiàn)象。3待紅磷熄滅并冷卻后，打開止水夾，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及水面的變化情況。【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】紅磷燃燒時(shí)發(fā)出黃白色火焰，同時(shí)放出熱量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，瓶?jī)?nèi)充滿白煙。待集氣瓶冷卻到室溫時(shí)，打開止水夾，燒杯中的水被吸進(jìn)集氣瓶中，進(jìn)水的體積恰好近似于集氣瓶中原空氣體積的1/5?！咀⒁馐马?xiàng)】1裝置不能漏氣。2紅磷要過量，以保證瓶?jī)?nèi)的氧氣耗完。 3點(diǎn)燃紅磷后要立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子，不能使外界空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。4止水夾要夾緊，防止紅磷燃燒時(shí)氣體膨脹使瓶中氣體從導(dǎo)管逸出。5等到集氣瓶冷卻到室溫時(shí)再打開止水夾

7、，防止瓶?jī)?nèi)氣溫高于外界氣溫，使進(jìn)入瓶?jī)?nèi)的水減少領(lǐng)悟解題思路以上內(nèi)容是你正確解題的基礎(chǔ)。接下來，需要你積極領(lǐng)悟解題思路，尋找解題突破口。只有思路流暢，你才能在平時(shí)考試或中考中游刃有余?？傮w思路：測(cè)定空氣中氧氣含量的方法有多種，但其原理只有一種，這就是利用足量的某物質(zhì)與密閉容器里空氣中的氧氣充分反應(yīng)，通過觀察進(jìn)水的體積或活塞移動(dòng)的體積，來確定空氣中氧氣的含量。例1 某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖1所示。回答下列問題：紅磷在集氣瓶中燃燒的符號(hào)表達(dá)式為 。待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的1/5，你認(rèn)為其原因可能是 、 。（填2點(diǎn)即可）如將

8、紅磷換成炭粉，實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Γ?（填“能”或“不能”）。原因是 。思路分析測(cè)定空氣中氧氣含量的物質(zhì)，是容易與氧氣反應(yīng)且沒有氣體生成的物質(zhì)。如紅磷在密閉容器中燃燒，消耗了容器里的氧氣，生成了五氧化二磷固體。 木炭燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳?xì)怏w，木炭消耗氧氣的體積與生成的二氧化碳?xì)怏w的體積相同，密閉體系內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變化很小。測(cè)定的氧氣的含量小于實(shí)際含量，或是裝置有問題，或是操作有問題。如裝置漏氣；紅磷的量不足；止水夾未夾緊；裝置未冷卻到室溫就開始讀數(shù)等。答案紅磷+氧氣五氧化二磷裝置漏氣 紅磷的量不足不能 炭粉雖然消耗了氧氣，但燃燒生成的二氧化碳是氣體，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化很小，水基本不能進(jìn)入集氣瓶中例2 某課外活

9、動(dòng)小組的同學(xué)，用圖2所示的裝置粗略測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。該裝置的氣密性良好，活塞可左右滑動(dòng)，實(shí)驗(yàn)前活塞處在刻度10cm處。已知白磷在空氣中燃燒的最低溫度為40 ?；卮鹣铝袉栴}：可觀察到玻璃管內(nèi)開始發(fā)生的現(xiàn)象是：白磷著火燃燒，活塞先向 移動(dòng)（填“左”或“右”，下同），后向 移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，恢復(fù)到常溫后，活塞應(yīng)停在約 （填整數(shù)）cm處。思路分析燒杯中的沸水使白磷的溫度上升，當(dāng)白磷的溫度達(dá)到40 時(shí)，白磷著火燃燒。白磷燃燒時(shí)放出的熱量使密閉容器中的氣體受熱膨脹，活塞右移；當(dāng)膨脹的體積不及消耗的氧氣的體積時(shí)，活塞左移。由于空氣中的氧氣約占總體積的1/5，所以，待裝置冷卻至室溫，活塞最后停在刻度約為

10、8cm的位置上。答案右 左 8 例3 某同學(xué)為測(cè)定空氣里氧氣的含量，設(shè)計(jì)了如圖3 所示的實(shí)驗(yàn)裝置。該同學(xué)在“金屬梯”的每一步的凹處放置一顆用濾紙吸干水后的白磷，用放大鏡會(huì)聚6V手電筒光于靠近水面的一步“金屬梯”處的白磷上。回答下列問題：一段時(shí)間后，可觀察到的現(xiàn)象是_?！敖饘偬荨钡拿恳徊缴隙挤胖靡恍☆w白磷與只靠近水面的一步“金屬梯”處放一大顆白磷相比，優(yōu)點(diǎn)是_。思路分析放大鏡會(huì)聚6V手電筒光，使金屬梯最下端凹處的白磷的溫度升高，白磷著火燃燒。白磷燃燒放出的熱量，使金屬梯上各步凹處的白磷由下往上依次燃燒。由于試管中的氧氣逐漸減少，試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)也逐漸減小，試管內(nèi)的水位逐漸上升。當(dāng)氧氣全部耗盡時(shí)，

11、水面不再上升。金屬梯上各步凹處放置一顆小白磷，可增大白磷與氧氣的接觸面積，盡可能多地消耗試管里的氧氣。答案白磷像“上樓梯”般依次燃燒，開始時(shí)冒白煙，燃燒快停止時(shí)在倒置試管的上部出現(xiàn)黃煙。試管內(nèi)的水位先下降，然后上升到一定位置后恒定不動(dòng)盡可能多地消耗試管內(nèi)的氧氣例4 鐵能在潮濕的空氣中與氧氣反應(yīng)生成鐵銹，一位同學(xué)應(yīng)用上述反應(yīng)原理測(cè)定空氣中氧氣的含量，他選用的儀器如圖4所示?；卮鹣铝袉栴}：試管和鐵絲球應(yīng)該如何放置？實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行一周左右的時(shí)間，才能觀察到明顯的現(xiàn)象，你知道時(shí)間較長(zhǎng)的原因嗎？思路分析在密閉容器內(nèi)，細(xì)鐵絲與潮濕空氣中的氧氣反應(yīng)生成鐵銹，使容器內(nèi)的氧氣耗盡，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于容器外的大氣壓，水進(jìn)入容器。鐵生銹的速度很慢，為了將試管中的氧氣全部耗盡，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。答案 把細(xì)鐵絲放在倒立著的試管里，將