〔关键词〕 氧气含量;测定;实验原理;装置;
　　 改进;拓展
　　〔中图分类号〕 G633.8
　　〔文献标识码〕 C
　　〔文章编号〕 1004—0463(2009)
　　 10(A)—0055—02
　　
　　在实验“空气中氧气含量的测定”中,实验一般用集气瓶做反应容器存在以下问题:读数时原装置导管内有水,使实验结果偏小;用酒精灯点燃红磷时,一部分热随空气排出,同时红磷燃烧产生大量白烟会污染空气;装置气密性不好; 冷却至室温需要时间。为了简化实验操作,减少误差,避免污染空气,本人对原装置实验作了如下改进。
　　【实验原理】如下图,在密闭容器内红磷燃烧生成固体五氧化二磷消耗了氧气,利用反应前后容器内压强变化导致液体进入容器,依据容器内的液体体积来测量空气中氧气的含量。
　　根据上述实验原理及对氧气、二氧化碳、碱的性质回顾,实验装置的创新主要从三个方面进行:耗氧气药品的选择;反应条件的提供;气体体积的测量。
　　最佳药品的选择:
　　1.从药品的属性角度有三种拓展方向:(1)其他常见的非金属硫、木炭等;(2)常见的金属铜、镁等;(3)蜡烛。
　　2.从氧气的含量最终必须到零的角度也有两种方法:(1)直接吸收到零法(用水);(2)间接吸收到零法(用氢氧化钠溶液),即首先将氧气转化为其他气体,再进一步进行吸收。
　　【实验探究一】学生通过分组实验用木炭、硫、镁、蜡烛分别代替磷。硫燃烧虽然消耗氧气,却生成了二氧化硫气体,广口瓶内外没有产生气体的压强差,所以实验失败了。改进方法:将广口瓶内的水换成氢氧化钠溶液。反应方程式为:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。木炭、蜡烛燃烧在消耗氧气的同时也生成了二氧化碳气体,而且在氧气不充足时还会生成不溶于水或氢氧化钠溶液的一氧化碳,所以实验也失败了。镁在空气中燃烧,不仅能与氧气反应,而且能与空气中的二氧化碳及氮气反应,所以实验不能顺利进行。反应方程式为:
　　【实验探究二】利用直流电源加热的办法点燃白磷和铜,还可用热水点燃白磷。
　　【反思与评价】
　　图1:燃着的红磷伸入瓶内的一瞬间,瓶内的空气膨胀,总会有一部分气体随空气排出,导致测量结果偏大,而且白烟污染环境。
　　图2:操作简便、误差小。但试管内的气体受热膨胀会有一部分随空气排出。
　　图3:用润滑性好的注射器当容器,可减少污染。
　　图4:用白磷代替红磷,利用白磷缓慢氧化的特点,更有利于氧气的消耗;检查装置的气密性方便快捷,一目了然;自然冷却的速度快;无污染 ,充分体现了绿色化学的环保理念。
　　【拓展与延伸】
　　1. 红磷的燃烧条件:红磷不点时不燃。瓶内红磷燃烧一会就熄灭了是因为瓶内没有氧气或氧气含量太少。这说明红磷燃烧的条件是:需要一定的温度和一定含量的氧气。
　　3. 氮气不支持红磷燃烧:红磷在瓶内燃烧消耗大部分氧气后熄灭,剩下的氮气并不能支持红磷继续燃烧。
　　5. 氮气不易溶于水:红磷开始燃烧时,瓶内压强增大,实验结束后瓶内压强降低,水被吸入瓶内。这期间,
　　6. 往集气瓶内的水中滴加几滴紫色石蕊试液,液体会变红。原因是磷燃烧生成的五氧化二磷溶于水,导致溶液呈酸性。