[疑难聚焦]解读空气中氧气含量的测定实验

[疑难聚焦]解读空气中氧气含量的测定实验
空气中氧气含量的测定实验是初中化学中的一个重要实验，也是初学化学的学生较早接触的一个重点实验，同时也是历年各地中考命题的热点。同学们在学习时应该抓住以下几个要点：
1．仪器装置：集气瓶、燃烧匙、橡胶塞、乳胶管、玻璃导管、烧杯等组装成如下图所示的装置。
2．实验药品：红磷、空气、水。
3．实验原理：足量的红磷在密闭的集气瓶中燃烧后，耗尽了集气瓶中的氧气，生成固体五氧化二磷，五氧化二磷易溶于水；燃烧停止，温度降低后瓶内压强减小。当打开弹簧夹时，烧杯中的水在大气压作用下，流进集气瓶中，填补了集气瓶中氧气的体积。
4．实验步骤：①检查装置的气密性；②在集气瓶中装入少量的水，再把剩余的容积分成五等分并用橡皮筋做上记号；③点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中把瓶塞塞紧；④当红磷燃烧停止，瓶内温度降低，白烟消失后，打开弹簧夹。
5．实验现象：①红磷燃烧时产生大量的白烟，并放出大量的热。②随着红磷的燃烧，集气瓶内的水面逐渐上升，当白烟消失，恢复至室温时，水面上升了实验前集气瓶内空气体积的1／5。
6．实验结论：空气中氧气的体积约占总体积的1／5。
7．注意事项：①装置的气密性要好；②红磷要足量；③红磷燃烧停止，要等集气瓶内温度降至室温，白烟消失后，才能打开弹簧夹；④集气瓶里预先留有少量水，目的是用水来吸收反应放出的热量，使之快点冷却。
实验拓展：
1．燃烧匙内用于反应的物质必须是容易与氧气反应，而与空气中的其他成分不反应，同时反应后不能生成气体物质，因此，铁丝、木炭、蜡烛、硫粉等物质不能用于此实验。如果一定要用木炭做此实验，可用氢氧化钙或氢氧化钠溶液代替水。
2．此实验要求①装置的气密性要好；②红磷要足量；③红磷燃烧停止后，要等集气瓶内温度降至室温，白烟消失后，才能打开弹簧夹。这些都是为了确保集气瓶中水面上升达到原空气体积的1／5，否则会使测得的结果偏小。实际上，在正确操作的情况下，实验仍出现水面上升达不到原空气体积1／5的情况，其原因是氧气含量较低时，红磷不能继续燃烧。
3．从这个实验还可以了解到氮气的一些性质：无色、不易溶于水，不支持燃烧等。集气瓶中水面上升一定高度后，不能继续上升了，这种现象不能说明氮气一定不溶于水。
4.通过次实验可以帮助学生体会200多年前拉瓦锡研究空气成分时的思路。
5.空气中氧气含量的测定实验还可以用玻璃钟罩、圆筒状玻璃容器（带活塞）、U型管等仪器设计出如下实验方案。