空气中氧气体积分数的测定改进实验

空气中氧气体积分数的测定实验安排在沪教版教材第13页，在实验中只有应用科学实验的方法，尊重事实，大胆质疑，不放过任何一个细节，才能得出正确结论。所以，该实验对发展学生科学素养，培养严谨、求实、科学的探究精神具有不可替代的作用。

教材中采用的是如图1所示的装置进行实验，在平时教学实验中水面往往上升不到1/5，我认为是因为存在以下不足：

图1

1.药品选择红磷不好。资料表明：分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%，低于这个浓度熄灭，高于这个浓度能继续燃烧，所以用红磷误差较大。

2.装置中导管处空气对实验会造成影响，为了追求实验的准确性，需事先将导管处装满水，但显然操作起来麻烦。

3.原装置采用酒精灯点燃红磷的方式，一来耗时，二来把燃烧的红磷插入集气瓶时，会有一部分热空气外逸，这样就失去了实验的真实性和科学性。

4.装置的气密性不好把控，可漏气的地方很多，该装置必须等红磷熄灭且装置冷却后才可以打开弹簧夹，需要时间过长，一旦装置气密性略有不好，即会导致实验失败。

5.该实验装置对于学生来说，无法直观呈现空气体积变化的全过程。

基于此，我对本实验进行了改进。改进后的实验如下：

一、实验仪器及试剂

一支100 mL医用玻璃注射器、两个100 mL烧杯、镊子、滤纸、剪刀、空易拉罐、橡胶塞、白磷、开水、冷水。

二、实验仪器装置图及组装说明

图2

1.用剪刀从易拉罐上剪一小圆片，放在注射器底部，防止白磷燃烧过程中使注射器局部过热而破裂，同时防止白磷燃烧后的残渣粘在注射器内壁不易清洗。

2.用一小橡胶塞将注射器下端密封。

三、实验操作部分

1.推拉活塞，通过活塞的变化情况，检查装置气密性。

2.取下密封橡胶塞和注射器活塞，放入剪好的易拉罐小圆片，用镊子取适量白磷用滤纸吸干后放在注射器内的小圆片上，装上活塞，推到100 mL（也可选择其他便于计算的刻度）刻度处，塞入密封橡胶塞。

3.向烧杯中注入约80 mL开水，将注射器垂直插入开水中使白磷在水面以下，用手轻压活塞，防止注射器内气体体积膨胀，使活塞弹出，待白磷燃烧后，将注射器取出观察。

4.将注射器插入装有冷水的烧杯中，冷却到室温时，读出注射器中气体的体积，并计算出氧气的体积和体积分数。

5.清理仪器：取下密封橡胶塞，吸入清水，反复冲洗。

四、装置改进的意义

1.实验操作更简单，可以测100 mL任意温度下的空气中氧气的体积分数，气密性好，现象更明显（白磷燃烧时产生大量白烟，注射器内空气膨胀；冷却后气体减少约五分之一，产生白色固体）。

2.白磷在密封体系中燃烧，实验不污染环境。

3.实验用时较短，成功率较高，有利于结合实验现象分析问题，总结结论。