用量筒和锥形瓶测定空气中氧气的含量

　　一、改进后测定空气中氧气含量实验装置──量筒锥形瓶装置（如图） 

 

　　二、测定装置改进后的特点

 

1、改进的实验装置原理与教材原理相同，有区别的是，消耗氧气所占空间所填充的水，可用差值法准确读出。

 

2、改进后的装置气密性可检查（检查方法同课本检查试管气密性相同。）

 

3、改进后的装置红磷用量，虽然仍过量，但与前比较仍属于微型实验用量，解决了红磷浪费问题，燃烧匙内红磷可以多次利用，节约实验药品适用农村实验教学。

 

4、改进后的装置不用给装置上画等分线，减少了测量的误差。

 

5、装置所用材料取材容易，普通实验室就有；原理易懂，结构简单，可操作性强。

 

6、实验现象明显，测量误差小，数据可信度强，易于学生掌握科学研究的方法。

 

7、使用改进后的装置教学，变演示实验为学生参与的师生互动的探究实验，提高了学生学习兴趣。

 

8、改进后的实验装置，两直角玻璃导管高度一样，且内部充满水，解决了液面高度差形成的进水惯性误差。

 

三、测定空气中氧气含量改进装置的相关技术资料

 

1、教具名称：测定空气中氧气含量装置──量筒锥形瓶装置

 

2、教具图片：（如上图）

 

3、教具用途：准确测定氧气在空气中的体积份数

 

4、制作材料：

 

250 ml锥形瓶瓶1只、8号橡胶塞１个、100 ml的量筒1个、长32 cm直角玻璃弯管2个（直角在距一端6．5cm处）、长27．5cm的乳胶管１段、止水夹１个、燃烧匙１个、记号笔１支　

 

5、制作方法:

 

(1)、在乳胶管的距两个端管口２cm处，各用记号笔画一圈，乳胶管对折中央处画线一圈，并把两个直角玻璃弯管与乳胶管连接重叠部分至2cm处。

 

(2)、在8号橡胶塞偏离中心处打一个燃烧匙柄刚好能通过的小孔。

 

(3)、在8号橡胶塞偏离中心另一侧打一个适合直角玻璃弯管插入的孔，并把直角玻璃弯管插入橡胶塞，橡胶塞与锥形瓶组装后玻璃管下端能接触到锥形瓶底。                         

 

(4)、把止水夹夹在直角玻璃弯管上，乳胶管的另一端与直玻璃管连接。

 

(5)、把燃烧匙柄穿过其对应小孔，将橡胶塞塞在锥形瓶上，调整燃烧匙高度，使其底部距瓶底约4cm处，并把燃烧匙柄弯成圆形便于抓握。                                     

 

6、使用方法：                                    

 

(1)在锥形瓶内注满水（水与瓶口向平），用量筒测定锥形瓶内水的体积（设该体积为Ｖ₁，本装置中Ｖ₁=345 ml）。

 

（2）将锥形瓶内水在指定地点倒出，即采集的该地点空气样本。

 

（3）用量筒量取45ml水，注入采集有空气的锥形瓶内，同时在100ml量筒中准确量取100ml水。

 

（4）在烧杯中注入半杯水，把第五步制作好的的导管一端浸入水中，在连有橡胶塞的另一导管口用洗耳球吸气，使水连续流出，此时将止水夹夹在中央画线处（注意要使管中都充满水）。

 

（5）把酒精灯、本教具、注水100ml的量筒从左到右放在水平桌面上，把不连接橡胶塞的导管伸入盛水量筒中。

 

（6）向燃烧匙内添加满红磷，在酒精灯上引燃红磷且燃烧剧烈（保证在氧气稀薄时也能继续燃烧）后迅速把燃烧匙伸进锥形瓶内，并塞紧橡胶塞。

 

（7）一手按住橡胶塞，一手握燃烧匙柄，并上下抽动使燃烧匙内红磷与装置内空气充分接触。

 

（8）完全燃烧后冷却，把止水夹移到直角玻璃弯管上让水进入锥形瓶，等到水不在从直角玻璃弯管流入锥形瓶再将止水夹移夹在中央画线处。                           

 

（9）小心移开量筒中直玻璃管导管，读数量筒内水的体积（设体积为Ｖ₂）。量筒内水减少的体积数就是进入锥形瓶内水的体积数即消耗掉瓶内空气中氧气的体积数：（100－Ｖ₂ ）ml        

 

（10）氧气在空气中的体积份数计算公式：（100－Ｖ₂ ）ml÷（345－45） ml×100℅

 

四、装置的成功之处

 

1、两直角玻璃导管高度一样，且内部充满水，解决了液面高度差形成的进水惯性误差。

 

2、燃烧匙可上下抽动使燃烧匙内红磷与装置内空气充分接触，即便是在装置内空气稀薄也不会轻易熄灭，会把氧气消耗完。

 

3、该装置气体样品采集使得气体环境温度降低，为保证温度一致最好采用水冷发。

 

五、研究中存在的问题

 

该实验装置可能发生气体泄漏的地方，燃烧的红磷伸入集气瓶中加热了内部的空气，使之外逸，都会导致实验的误差。

 

六、今后的研究设想和装置雏形

 

白磷的着火点仅40℃，水温稍高，足以使白磷着火燃烧，用水浴加热的办法使白磷燃烧，也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。由于实验室没有白磷，实验只能处于理论猜想阶段，但装置雏形已形成（如右图）。 

 

作者：季国荣，男，汉，1976年8月生，中共党员，大学本科学历，中学一级教师，古浪县首届“青年教学能手”  、古浪县化学学科骨干教师、古浪县优秀教师，现任永丰滩初级中学化学学科教师，理化教研组组长，兼任古浪县教育局初中段化学学科兼职教研员。

 

注：本文系甘肃省教育科学“十一五”规划课题《测定空气中氧气含量装置改进的研究》结题成果。