空氣中氧氣含量測定實驗的改進

朱清勇

測定空氣中的氧氣含量的實驗是初中化學中的一個重要的定量實驗，在做“測定空氣中氧氣含量的體積分數”這一實驗時，很難達到理想的效果，筆者用圖1和圖2所示裝置做過多次，都未能達到理想的效果。

上一套人教版教材九年級《化學》（全一冊）課本上第7頁所示的裝置如圖1所示，其方法是將鐘罩放入盛水的水槽中，以水面為基準線，將鐘罩水面以上容積分為5等分，通過紅磷燃燒消耗氧氣，然后觀察進入水的體積來測定的（如圖1）。

圖1圖2

現行根據2011新課標修訂的初三化學滬教版、人教版、粵教版等多套教材中，都使用如圖2的實驗裝置。其方法是在集氣瓶內加入少量水，再將集氣瓶水面以上容積劃分為5等份，通過紅磷燃燒消耗氧氣，然后觀察進入水的體積來測定的。盡管教材版本變化多次，但該實驗的目的只有一個，就是如何準確地測出空氣中氧氣的含量。

不管是教材中的設計還是一些資料上的改進，思路可謂經典，但實際操作中仍有很多困惑。

一、原實驗存在的問題

1.實驗前，集氣瓶（或鐘罩）內上升的水在容器中所占體積分數的劃分較為復雜；實驗中，紅磷燃燒至完全冷卻約需15 min左右，耗時太多。

2.實驗存在一些明顯的不足之處：

首先，經色譜分析，紅磷在集氣瓶瓶內燃燒結束后，瓶內仍有7%以上的氧氣剩余，若用上教版教材中圖2實驗裝置進行實驗，實驗的測定結果一般約為15%。

其次，實驗時都必須在容器外點燃紅磷后再伸入容器內，燃著的紅磷伸入容器內時，容器內的空氣一定會發生膨脹，造成部分空氣被排出，導致實驗結果不準確。

3.在酒精燈上點燃紅磷時，生成的五氧化二磷顆粒以白煙的形式擴散到空氣中會污染環境。

二、改進實驗

在實際的化學教學中，為了提高化學實驗的科學性和準確性，筆者對此實驗進行了改進，借鑒了同行一些好的做法，設計了如圖3所示，效果比較理想的改進實驗。

1.實驗設計思路

利用還原性鐵粉的活潑性消耗試管內的氧氣，導致試管內壓力下降，從而使其外界大氣壓的作用下將量筒內的水慢慢壓進橫放的試管中，根據量筒中液面移動的水量就能求出試管中氧氣的體積，從而計算出氧氣的體積分數。

（2）先檢查氣密性，后關閉止水夾。

（3）先用膠頭滴管在10cm×5cm濾紙上均勻滴上0.3 mL 1 mol/L NaCl溶液，再將還原性鐵粉

0.2 g和活性炭粉0.25 g充分混合后均勻鋪在濾紙上，將濾紙放入試管，迅速塞緊橡皮塞，將試管固定在鐵架臺上，導管伸入裝有15 mL水的量筒中。

4.改進后實驗的優點

（1）實驗裝置簡單，實驗原理正確。常州的江軍老師在類似鐵的吸氧腐蝕裝置中用氧氣傳感器測量了體系中O2的含量變化，O2含量在162s內從最初的21%逐漸下降到0。

（2）操作簡單，裝置始終處于密封狀態，實驗數據準確。

（3）藥品用量少，不需加熱，無污染更加環保。

5.實驗說明

（1）還原性鐵粉易氧化，實驗前最好選用新試劑。農村學校也可以用市場上暖寶寶中的鐵粉代替。

（2）活性炭粉在使用前需要烘干。

（收稿日期：2014-11-10）

測定空氣中的氧氣含量的實驗是初中化學中的一個重要的定量實驗，在做“測定空氣中氧氣含量的體積分數”這一實驗時，很難達到理想的效果，筆者用圖1和圖2所示裝置做過多次，都未能達到理想的效果。

上一套人教版教材九年級《化學》（全一冊）課本上第7頁所示的裝置如圖1所示，其方法是將鐘罩放入盛水的水槽中，以水面為基準線，將鐘罩水面以上容積分為5等分，通過紅磷燃燒消耗氧氣，然后觀察進入水的體積來測定的（如圖1）。

圖1圖2

現行根據2011新課標修訂的初三化學滬教版、人教版、粵教版等多套教材中，都使用如圖2的實驗裝置。其方法是在集氣瓶內加入少量水，再將集氣瓶水面以上容積劃分為5等份，通過紅磷燃燒消耗氧氣，然后觀察進入水的體積來測定的。盡管教材版本變化多次，但該實驗的目的只有一個，就是如何準確地測出空氣中氧氣的含量。

不管是教材中的設計還是一些資料上的改進，思路可謂經典，但實際操作中仍有很多困惑。

一、原實驗存在的問題

1.實驗前，集氣瓶（或鐘罩）內上升的水在容器中所占體積分數的劃分較為復雜；實驗中，紅磷燃燒至完全冷卻約需15 min左右，耗時太多。

2.實驗存在一些明顯的不足之處：

首先，經色譜分析，紅磷在集氣瓶瓶內燃燒結束后，瓶內仍有7%以上的氧氣剩余，若用上教版教材中圖2實驗裝置進行實驗，實驗的測定結果一般約為15%。

其次，實驗時都必須在容器外點燃紅磷后再伸入容器內，燃著的紅磷伸入容器內時，容器內的空氣一定會發生膨脹，造成部分空氣被排出，導致實驗結果不準確。

3.在酒精燈上點燃紅磷時，生成的五氧化二磷顆粒以白煙的形式擴散到空氣中會污染環境。

二、改進實驗

在實際的化學教學中，為了提高化學實驗的科學性和準確性，筆者對此實驗進行了改進，借鑒了同行一些好的做法，設計了如圖3所示，效果比較理想的改進實驗。

1.實驗設計思路

利用還原性鐵粉的活潑性消耗試管內的氧氣，導致試管內壓力下降，從而使其外界大氣壓的作用下將量筒內的水慢慢壓進橫放的試管中，根據量筒中液面移動的水量就能求出試管中氧氣的體積，從而計算出氧氣的體積分數。

（2）先檢查氣密性，后關閉止水夾。

（3）先用膠頭滴管在10cm×5cm濾紙上均勻滴上0.3 mL 1 mol/L NaCl溶液，再將還原性鐵粉

0.2 g和活性炭粉0.25 g充分混合后均勻鋪在濾紙上，將濾紙放入試管，迅速塞緊橡皮塞，將試管固定在鐵架臺上，導管伸入裝有15 mL水的量筒中。

4.改進后實驗的優點

（1）實驗裝置簡單，實驗原理正確。常州的江軍老師在類似鐵的吸氧腐蝕裝置中用氧氣傳感器測量了體系中O2的含量變化，O2含量在162s內從最初的21%逐漸下降到0。

（2）操作簡單，裝置始終處于密封狀態，實驗數據準確。

（3）藥品用量少，不需加熱，無污染更加環保。

5.實驗說明

（1）還原性鐵粉易氧化，實驗前最好選用新試劑。農村學校也可以用市場上暖寶寶中的鐵粉代替。

（2）活性炭粉在使用前需要烘干。

（收稿日期：2014-11-10）

測定空氣中的氧氣含量的實驗是初中化學中的一個重要的定量實驗，在做“測定空氣中氧氣含量的體積分數”這一實驗時，很難達到理想的效果，筆者用圖1和圖2所示裝置做過多次，都未能達到理想的效果。

上一套人教版教材九年級《化學》（全一冊）課本上第7頁所示的裝置如圖1所示，其方法是將鐘罩放入盛水的水槽中，以水面為基準線，將鐘罩水面以上容積分為5等分，通過紅磷燃燒消耗氧氣，然后觀察進入水的體積來測定的（如圖1）。

圖1圖2

現行根據2011新課標修訂的初三化學滬教版、人教版、粵教版等多套教材中，都使用如圖2的實驗裝置。其方法是在集氣瓶內加入少量水，再將集氣瓶水面以上容積劃分為5等份，通過紅磷燃燒消耗氧氣，然后觀察進入水的體積來測定的。盡管教材版本變化多次，但該實驗的目的只有一個，就是如何準確地測出空氣中氧氣的含量。

不管是教材中的設計還是一些資料上的改進，思路可謂經典，但實際操作中仍有很多困惑。

一、原實驗存在的問題

1.實驗前，集氣瓶（或鐘罩）內上升的水在容器中所占體積分數的劃分較為復雜；實驗中，紅磷燃燒至完全冷卻約需15 min左右，耗時太多。

2.實驗存在一些明顯的不足之處：

首先，經色譜分析，紅磷在集氣瓶瓶內燃燒結束后，瓶內仍有7%以上的氧氣剩余，若用上教版教材中圖2實驗裝置進行實驗，實驗的測定結果一般約為15%。

其次，實驗時都必須在容器外點燃紅磷后再伸入容器內，燃著的紅磷伸入容器內時，容器內的空氣一定會發生膨脹，造成部分空氣被排出，導致實驗結果不準確。

3.在酒精燈上點燃紅磷時，生成的五氧化二磷顆粒以白煙的形式擴散到空氣中會污染環境。

二、改進實驗

在實際的化學教學中，為了提高化學實驗的科學性和準確性，筆者對此實驗進行了改進，借鑒了同行一些好的做法，設計了如圖3所示，效果比較理想的改進實驗。

1.實驗設計思路

利用還原性鐵粉的活潑性消耗試管內的氧氣，導致試管內壓力下降，從而使其外界大氣壓的作用下將量筒內的水慢慢壓進橫放的試管中，根據量筒中液面移動的水量就能求出試管中氧氣的體積，從而計算出氧氣的體積分數。

（2）先檢查氣密性，后關閉止水夾。

（3）先用膠頭滴管在10cm×5cm濾紙上均勻滴上0.3 mL 1 mol/L NaCl溶液，再將還原性鐵粉

0.2 g和活性炭粉0.25 g充分混合后均勻鋪在濾紙上，將濾紙放入試管，迅速塞緊橡皮塞，將試管固定在鐵架臺上，導管伸入裝有15 mL水的量筒中。

4.改進后實驗的優點

（1）實驗裝置簡單，實驗原理正確。常州的江軍老師在類似鐵的吸氧腐蝕裝置中用氧氣傳感器測量了體系中O2的含量變化，O2含量在162s內從最初的21%逐漸下降到0。

（2）操作簡單，裝置始終處于密封狀態，實驗數據準確。

（3）藥品用量少，不需加熱，無污染更加環保。

5.實驗說明

（1）還原性鐵粉易氧化，實驗前最好選用新試劑。農村學校也可以用市場上暖寶寶中的鐵粉代替。

（2）活性炭粉在使用前需要烘干。

（收稿日期：2014-11-10）