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空气中氧气含量的测定

作者:杨洪响    来源:    2010/9/28

 

        空气中氧气含量的测定实验是初中化学的一个重要实验,同时也是历年各地中考命题的热点。近年来在课本实验的基础上进行拓展、创新,旨在考查同学们的实验探究能力及创新思维能力已成为中考命题的趋势。现举例与同学们探讨如下。
例题:2009年杭州市中考题)“空气中氧气含量的测定”有多种方法。甲生设计了如图1所示的实验方案:在燃烧匙内盛过量红磷,点燃后立即插入集气瓶内,塞紧橡皮塞,待红磷火焰熄灭,集气瓶冷却至室温,打开铁夹,水注入集气瓶。回答下列问题:
(1)反应结束后,打开铁夹,水自动注入集气瓶的直接原因是______________________________
(2)乙生也设计了一个如图2所示的实验方案,装置和操作同甲类似,只不过用硫粉代替了红磷,并增加了滴管。要使实验成功,乙在滴管中应加入         溶液,并在反应后滴入。写出该溶液发生反应的化学方程式                         
 
(3)若空气中氮气也能和红磷反应,能否用该方法来测定空气中氧气的含量?
(4)丙生想利用氧气和某种金属的反应,来测定空气中的氧气含量。他选择利用下列仪器、药品:①带瓶塞的l000ml烧瓶②电子天平(称量精度为0.01)③酒精灯④某种金属粉末。他的实验步骤如下:准确称量某种金属粉末的质量(足量),将其放入烧瓶,塞紧瓶塞,放置一段时间后,倒出烧瓶中粉末,并称其质量。写出丙生的实验思路              
解析:此题是一道测定空气中氧气含量的综合性实验题,明确该实验的测定原理是正确解题的关键。(1)图1是课本中的实验,红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气,导致瓶内压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水被压入集气瓶中。(2)图2是在图1基础上的拓展,硫粉燃烧生成了二氧化硫气体,瓶内压强几乎不变,要使瓶内压强减小,需用一种试剂将生成的二氧化硫吸收,根据碱能与非金属氧化物反应的性质,可采用NaOH溶液来吸收。(3)如果空气中的氮气也能与红磷反应,则红磷熄灭冷却后,进入瓶中水的体积将远远大于瓶子容积的1/5,这样就不能测出空气中氧气的含量。(4)图1和图2实验是利用压强原理通过测定进入瓶子水的体积的方法来测定空气中氧气含量的。而丙生则另辟蹊径,进行创新,让某种金属在加热条件下与空气中的氧气反应,通过称量反应前后粉末的质量得出参加反应的氧气的质量,然后转化成氧气的体积,再用氧气的体积除以烧瓶的体积即可得出空气中氧气的含量。
答案:1)集气瓶内压强减小;(2NaOH(或其它可溶性碱液);SO2+2NaOH==
Na2SO3+H2O;(3)不能;(4)根据质量守恒定律得出参加反应的氧气的质量,然后转化成氧气的体积,进而求出空气中氧气的体积分数。

       点评:“删繁就简三秋树,标新立异二月花”。可以预测,未来中考对该实验的考查将会不断创新,例如,在药品上,用NaOH溶液代替水,则用木炭、硫粉等代替红磷也可以完成该实验;在热源上用电阻丝通电产生热量、用放大镜汇聚太阳光产生能量代替酒精灯完成实验;在装置上用注射器、活塞、圆筒状玻璃容器、U型管等。但不管如何创新,同学们只要深刻理解该实验的原理,即可顺利解题。