初中化学《测定空气中氧气的体积分数》的实验,目前在各种教材中介绍的方法有两种,一种是用钟罩、水槽装置,燃烧红磷法(如图1所示);另一种是用广口瓶、烧杯、长导管等装置,燃烧红磷法(如图2所示)。两种方法的共同点是用红磷燃烧消耗容器中的氧气产生负压,使水进入容器,证明氧气的体积分数约占空气的1/5,笔者在实验过程中感到有些问题: 1 红磷的着火点较高,红磷燃烧熄灭并不是容器里的氧气耗尽,而是氧气的浓度降低到不能再支持红磷燃烧,即红磷燃烧仅消耗75%左右的氧气,尚剩余25%左右还在容器中,所以水面不可能达到1/5的理想高度(可用电热点火法检验出来); 2 实验者当把燃烧的红磷插入容器中无意或故意不立即塞紧橡胶塞,使容器里一部分受热膨胀的空气外逸,在容器温度还没降到室温的情况下就产生了负压,水面高度也能达到甚至超过1/5,学生看到的是一个实验成功的假象,但是却失去了实验的真实性和科学性。 笔者介绍一种快速《测定空气中氧气的体积分数》的方法:
1准备(如图 3所示): 取一支18×180mm的试管,加单孔橡胶塞,孔中插一根3cm长的短玻璃导管,玻璃导管上加一段4cm长的乳胶管,把乳胶管折回,用弹簧夹夹住,试管密闭。用500mL烧杯备200mL浓度大些的硫酸铜溶液,再备500mL水、一盏酒精灯、5克白磷。 2实验步骤: 2.1 取黄豆粒大小的一块白磷,用滤纸擦干水,立即放入准备的试管里,塞上带乳胶管和弹簧夹的橡胶塞密封(如图 3所示),试管在酒精灯上稍作烘烤,白磷就燃烧起来,振荡试管,防止白磷粘在试管壁上。 2.2 1min左右试管内不再产生白烟,撩起擦洗试管4~5次,试管温度迅速降到室温。 2.3 把试管倒插入水里(如图 4所示),打开弹簧夹,水立即沿乳胶管进入试管(如图 5所示),捏住乳胶管,把试管从水中取出,正立试管观察,液面高度大约是试管空间高度的1/5(如图 6所示)。 3 本实验的优点: 3.1 白磷在燃烧时一直在密闭的试管内进行,绝无热空气外逸; 3.2 白磷的着火点很低(40℃),即使在燃烧熄灭后仍在发生氧化反应,几乎把试管内的氧气消耗尽,符合实验的真实性和科学性。 3.3 装置是试管、烧杯等,简单、轻巧;每次实验仅需2分钟左右。 ▲ 探究实验设想提示 1、选择可燃物:红磷、白磷、蜡烛、酒精棉球等,试验哪种可用。 2、选择点火方式:容器外直接点火、容器外加热点火、玻棒点火(玻棒蘸取KmnO4与浓H2SO4的混合物)、电点火等,试验哪种方式最佳。 3、选择容器:钟罩、广口平、大试管、注射器等,试验哪种最简单易行。 4、选择进入容器的液体:水、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液等。 |