对燃烧法测定氧气含量实验的再认识

陆伟生

[摘 要]在燃烧法测定空气中氧气含量的实验中，我们经常会分析哪些因素会导致氧气测量结果偏小。其实，还存在着一个导致氧气测量结果偏大的因素，那就是将燃烧物的火焰移入集气瓶时，火焰的上方存在一定量的“热空气团”，这些“热空气团”处于高温膨胀状态，当火焰移入容器熄灭后，这部分“热空气团”就会冷却收缩，造成瓶内气压变小，导致氧气含量的测量结果偏大。这个因素比较隐蔽，很多时候会被忽略或误判。

[关键词]热空气团;燃烧法;氧气含量;测量结果;偏大

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）35-0086-02

一、问题的来源

2020年上海市“空中课堂”六年级科学第五单元《空气的组成②》一课中，教师在讲授空气中氧气的比例时，播放了一个演示实验（下称实验一）：将一支小蜡烛置于一小盘中，小盘浮于盛有水的大盘中央。点燃蜡烛后，用一个玻璃杯倒扣蜡烛，一会儿后，蜡烛的火焰熄灭了，随后有较多的水进入玻璃杯（如图1）。

接着，教师讲道：蜡烛燃烧消耗掉杯中氧气，水面上升的体积大致相当于杯中原有氧气的体积。

但这样的结论从化学原理来分析是不被认可的。具体分析如下：蜡烛的主要成分是石蜡，石蜡是从石油的含蜡馏分经冷榨或溶剂脱蜡而制得的，是几种高级烷烃的混合物，主要是正二十二烷（C22H46）和正二十八烷（C28H58），含碳元素约85%，含氢元素约14%。根据反应原理，少部分氧气与氢元素结合生成水，大部分氧气与碳元素结合生成二氧化碳，这会补充氧气所消耗的体积，杯子内的气压是不会明显变小的，也就是火焰熄灭后，按理水是不会进入杯子内的。……