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传统的氧气含量测量实验,有不可忽视的弊端,造成实验结果的不准确。测氧有没有“新招”,能够避免这种低级误差呢?我对此实验做了一些创新和改进。
一、传统氧气含量测定实验的不足之处
1.实验原理:在密闭容器中,通过化学反应消耗空气中的氧气,使得容器内压强减小。利用容器内外的压强差压入水,以进入装置中水的体积来确定空气中氧气的体积分数。
2.注意事项:
实验必须确保,选用的药品能在空气中与其中的氧气发生反应,同时不消耗空气中的其他成分。反应后不生成其他占据体积的气体。
为了将所取空气中的氧气消耗完,一般取过量的药品进行实验。拉瓦锡实验中所用的汞和红磷均满足以上要求。
3.实验弊端:
教材的原实验中,伸入烧杯中的导管只能起到吸水的作用,不能排除受热膨胀的气体。
在瓶中的空气急剧膨胀的时候,压强随之升高,极有可能将橡皮塞冲开,也有可能导致反应容器的炸裂,极其危险。
再者,因操作中时间把握不准,开关被提前打开,气体少量外泄(导管末端冒泡泡)而出现数据不准的现象。
二、空气中氧气含量测定实验大改进
1.实验创新点:
原实验中导管上的气体开关被取消,以便受热膨胀的气体能够及时逸出,并暂时储存在导管末端的气体储存缓冲装置中,待实验仪器冷却后又回到反应容器中。
这样,既能防止气体外泄,又能缓冲热气体对反应容器的压力,避免冲掉橡皮塞或瓶身炸裂的可能,也省去了打开或关闭开关的麻烦,不用担心时间把握不准了。
2.实验器材:
大号试剂瓶(反应容器)、橡皮塞、中号圆底短颈烧瓶(底部打孔)、燃烧匙、红磷、导管。
3.实验步骤:
A.准备实验器材。
B.连接仪器:将打孔的圆底烧瓶与橡皮塞、导管连接,将反应容器与大号橡皮塞、燃烧匙、导管等连接好并检查装置的气密性。
C.将打孔的圆底烧瓶完全浸入大烧杯的水中,并确保烧瓶口与橡皮塞连接处没有气泡。
D.取出反应容器上的橡皮塞,向固定在橡皮塞上的燃烧匙中装入过量的红磷,在酒精灯上加热红磷并使红磷燃烧,迅速将橡皮塞塞入瓶口并塞紧,防止漏气。
E.红磷燃烧时,导管末端的烧瓶中出现大的气泡(这是反应容器中受热膨胀的空气),烧瓶中的水部分被排出。
接着,烧瓶中的气体慢慢变少,水面不断上升,直至进入导管、反应容器。
F.反应容器开始进水,开始速度较快,之后越来越慢,到接近瓶身高度约1/5的位置时停止。
4.实验效果:
实验开始后不久(红磷还没有燃烧完),导管中的水开始进入反应容器中(进入反应容器的导管应该与燃烧匙一样长,避免水进入的时候会将燃烧着的红磷熄灭)。
实验中,一边是燃烧着的红磷冒出滚滚白烟,一边是汩汩流入的水,最后氧气耗尽,红磷不再燃烧,水不再进入,水的高度接近反应容器(瓶身)的约1/5。
合理安全地改进“空气中氧气含量测定”实验,看清弊端的缘由所在,使实验中潜在的安全隐患不再,实验结果也更趋于精确。
实验成败只小细节之差,“新招”的奥秘也在于此。
一、传统氧气含量测定实验的不足之处
1.实验原理:在密闭容器中,通过化学反应消耗空气中的氧气,使得容器内压强减小。利用容器内外的压强差压入水,以进入装置中水的体积来确定空气中氧气的体积分数。
2.注意事项:
实验必须确保,选用的药品能在空气中与其中的氧气发生反应,同时不消耗空气中的其他成分。反应后不生成其他占据体积的气体。
为了将所取空气中的氧气消耗完,一般取过量的药品进行实验。拉瓦锡实验中所用的汞和红磷均满足以上要求。
3.实验弊端:
教材的原实验中,伸入烧杯中的导管只能起到吸水的作用,不能排除受热膨胀的气体。
在瓶中的空气急剧膨胀的时候,压强随之升高,极有可能将橡皮塞冲开,也有可能导致反应容器的炸裂,极其危险。
再者,因操作中时间把握不准,开关被提前打开,气体少量外泄(导管末端冒泡泡)而出现数据不准的现象。
二、空气中氧气含量测定实验大改进
1.实验创新点:
原实验中导管上的气体开关被取消,以便受热膨胀的气体能够及时逸出,并暂时储存在导管末端的气体储存缓冲装置中,待实验仪器冷却后又回到反应容器中。
这样,既能防止气体外泄,又能缓冲热气体对反应容器的压力,避免冲掉橡皮塞或瓶身炸裂的可能,也省去了打开或关闭开关的麻烦,不用担心时间把握不准了。
2.实验器材:
大号试剂瓶(反应容器)、橡皮塞、中号圆底短颈烧瓶(底部打孔)、燃烧匙、红磷、导管。
3.实验步骤:
A.准备实验器材。
B.连接仪器:将打孔的圆底烧瓶与橡皮塞、导管连接,将反应容器与大号橡皮塞、燃烧匙、导管等连接好并检查装置的气密性。
C.将打孔的圆底烧瓶完全浸入大烧杯的水中,并确保烧瓶口与橡皮塞连接处没有气泡。
D.取出反应容器上的橡皮塞,向固定在橡皮塞上的燃烧匙中装入过量的红磷,在酒精灯上加热红磷并使红磷燃烧,迅速将橡皮塞塞入瓶口并塞紧,防止漏气。
E.红磷燃烧时,导管末端的烧瓶中出现大的气泡(这是反应容器中受热膨胀的空气),烧瓶中的水部分被排出。
接着,烧瓶中的气体慢慢变少,水面不断上升,直至进入导管、反应容器。
F.反应容器开始进水,开始速度较快,之后越来越慢,到接近瓶身高度约1/5的位置时停止。
4.实验效果:
实验开始后不久(红磷还没有燃烧完),导管中的水开始进入反应容器中(进入反应容器的导管应该与燃烧匙一样长,避免水进入的时候会将燃烧着的红磷熄灭)。
实验中,一边是燃烧着的红磷冒出滚滚白烟,一边是汩汩流入的水,最后氧气耗尽,红磷不再燃烧,水不再进入,水的高度接近反应容器(瓶身)的约1/5。
合理安全地改进“空气中氧气含量测定”实验,看清弊端的缘由所在,使实验中潜在的安全隐患不再,实验结果也更趋于精确。
实验成败只小细节之差,“新招”的奥秘也在于此。