數字實驗下空氣中氧氣含量測定的比較 一、問題提出

人民教育出版社九年級化學中在“測定空氣里氧氣的含量”的實驗中，通過紅磷燃燒消耗氧氣使裝置內氣壓減小，利用水倒吸的體積測定裝置內氧氣含量。筆者重做了該實驗。為了更大程度的減少誤差的影響，筆者改用錐形瓶進行了實驗。實驗裝置圖如下：為防止紅磷濺出損壞錐形瓶，筆者在錐形瓶內加了一定量的水，具體數據如下表：塞上塞子后最大承裝液體體積最初裝水的體積反應后錐形瓶內水的體積581.0mL50.0mL124.2mL據此計算出，進水的體積占容積的總體積之比為： （124.2-50.0）÷（581.0-50.0）=13.97％該實驗操作中需要注意的細節有：

1. 實驗前后導管內均應注滿水；

2. 待裝置內紅磷冷卻后再緩慢地打開止水夾。從筆者所做的實驗中可以看出，實際結果并非水上升到裝置的五分之一處，那么究竟是什么原因導致了這種結果？一種較大的可能就是，紅磷熄滅時裝置內氧氣并沒有完全消耗掉，那么結果是不是就是這樣，據此筆者設計實驗并進行了驗證。 二、實驗裝置圖及原理

2.1實驗裝置圖

本實驗使用手持技術進行測定，這是一套由數據采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集和處理數據系統，并能與計算機連接完成各種后期處理的實驗技術系統。 實驗用品：電腦、數據采集器（威尼爾）、氧氣傳感器、壓強傳感器、果維C飲料瓶（去底，并將底剪平）、生料帶、面團；紅磷、蠟燭。圖1：測量紅磷燃燒前后氧氣含量的實驗裝置圖2.2實驗原理

本實驗原理就是在點燃過量紅磷之后將塑料瓶罩在紅磷上，形成密閉空間，運用氧氣傳1感器測定塑料瓶內氧氣的含量變化。 2.3實驗操作

按照如圖所示連接裝置，將氧氣傳感器包裹生料帶插入在飲料瓶上，然后打開電腦上威尼爾配套軟件；在面團中央放上一個鋁片，將足量紅磷放在鋁片捏成的凹槽中，點燃后放到鋁片上，點擊“采集”按鈕，然后迅速將無底塑料瓶罩在面團上，直到數據不再變化，停止采集，并保存數據。三、實驗數據及數據分析

3.1實驗數據圖

圖2：密閉條件下紅磷燃燒的氧氣變化曲線圖 3.2數據分析

數據分析：從圖形可以看出，將無底塑料瓶罩在紅磷上后，氧氣被消耗，氧氣的含量持續下降；在110秒時氧氣的含量有所上升，這是由于前面氧氣下降的一部分原因是由于紅磷燃燒時生成的磷的氧化物在高溫下上升所導致的，之后溫度下降磷的氧化物下沉，氧氣含量略有上升；之后曲線中的小波浪，可能是由于裝置內氣體混合不均所導致的，最后氧氣含量維持在8.85%左右。 四、實驗結論

根據前文的分析，不難得出紅磷在燃燒時并不能將裝置內的所有氧氣消耗掉，那么就不能根據水的上升體積來測定空氣中氧氣的含量；同時，因為紅磷燃燒后仍有8.85%的氧氣剩余，而這部分數值無法忽略，所以縱然水面上升也不可能上升到容積的五分之一處。 五、實驗改進

5.1改用白磷燃燒改進實驗

既然紅磷在燃燒時并不能將裝置內的所有氧氣消耗掉，那么在中學教學中有沒有可以哪種藥品燃燒后能幾乎將氧氣耗盡的呢？筆者經過多次試驗后發現白磷符合該條件，具體實驗如下。 5.1.1實驗裝置圖

使用數據采集器連接壓強傳感器，采集三頸瓶中白磷燃燒前后壓強變化，為避免白磷燃燒過程中產生的高溫使得三頸瓶炸裂，將白磷放在三頸瓶中的鋁片上。圖3：測量白磷燃燒前后壓強變化的裝置圖25.1.2實驗原理

本實驗利用白磷經過燃燒和緩慢氧化能將三頸瓶中的氧氣基本耗盡。 5.1.3實驗操作

如圖連接好裝置，將過量白磷放在三頸瓶中的鋁片上，塞緊橡皮塞，點擊威尼爾軟件的“采集”按鈕。將三頸瓶放入熱水浴中，待白磷燃燒之后從熱水浴中取出，靜置，直到數據不再變化，停止采集，保存數據。5.1.4實驗數據

圖4：白磷燃燒前后壓強變化數據圖 5.1.5數據分析

從圖中可知白磷燃燒前壓強為101.30kPa，燃燒后壓強為81.38kPa，測算的氧氣含量為（101.30-81.38）÷101.30=19.66%，與空氣中氧氣含量比較接近。 5.2改用暖寶寶吸氧腐蝕測定

5.2.1實驗目的

運用數字實驗測定暖寶寶的吸氧腐蝕

5.2.2實驗原理

暖寶寶中主要成分為鐵、碳等，打開后會放出大量的熱量，利用軟件實時測定壓強溫度比，可以得出氣體物質的量的變化。5.2.3實驗儀器及用品

電腦（含有威尼爾配套軟件）數據采集器、壓強傳感器、溫度傳感器、三頸瓶、暖寶寶。5.2.4實驗裝置圖：3 5.2.5實驗步驟

1、連接儀器：將數據采集器連接到電腦上，打開威尼爾配套軟件，按如圖所示連接溫度傳 感器、壓強傳感器，并插入在固定于鐵架臺上的三頸瓶中。2、將暖寶寶中固體倒入三頸瓶中，點擊“采集”按鈕。 5.2.6實驗數據

利用氣壓差與起始氣壓做比，可以計算出消耗的氧氣含量。（103.70-82.12）÷103.70=20.8%，據此測定出空氣中氧氣含量為20.8%。六、建議建議在進行“空氣中氧氣含量測定”教學中，相對于紅磷和白磷的燃燒實驗，利用暖寶寶的吸氧腐