初三化学上册：红磷燃烧测定空气中氧气的体积分数的实验讲解

空气中氧气的体积分数占21%，氮气的体积分数占78%，中学化学可以用红磷燃烧测定空气中氧气的体积分数。

1、实验原理

红磷在密封的集气瓶中燃烧生成固体的五氧化二磷，将集气瓶中，空气中的氧气消耗掉，集气瓶中的气压下降，烧杯中的水压入集气瓶中，压人水的体积刚好等于消耗的氧气体积，最终所测的氧气体积约占整个集气瓶中空气的1/5。

注意：在做测定氧气的体积分数时，最终的燃烧反应产物一定是固体，不可是气体。如碳燃烧生成二氧化碳气体，所以碳不可以用于氧气的体积分数测定。

2、实验仪器与药品

集气瓶、导管、止水夹、烧杯、燃烧匙、红磷、酒精灯

3、实验步骤

3.1、组装实验设备

3.2、检查装置的气密性（使用热胀冷缩的方法，也叫微热法）

• 组装好设备，装置内部与外界空气隔绝，

  构成密闭系统

  ，
• 用手捂住集气瓶，若烧杯中导管口有气泡冒出，且松手后，导管中会出现一段水柱，说明气密性良好。反之，气密性不好。

检验气密性原理：用手将集气瓶中的空气加热，集气瓶中的空气受热膨胀，气压升高，瓶内气体从导管中冒出，松手后瓶内空气温度降低，气压降低，外界气压高，将烧杯中的水压入导管形成水柱。

注意：室温较高的情况下，手捂不明显，可换用热毛巾或酒精灯微热，加热温度不能太高，防止集气瓶内压力过低，水倒吸到瓶中。

3.3、组装设备注意事项：

• 导管要事先注满水

  （防止导管中的空气对实验产生影响），

  关紧止水夹；

• 把集气瓶等分成

  05份

  ，并做好标记，

3.4、将红磷放人燃烧匙中用酒精灯点燃，迅速伸入集气瓶中，塞紧瓶塞，防止装置漏气；

• 燃烧匙

  迅速

  伸入集气瓶中，防止集气瓶内的空气受热膨胀，从瓶口跑出，导致瓶内空气总量减少，造成瓶中的氧气的体积比例偏高，影响实验结果。

3.5、红磷在集气瓶中燃烧，产生大量白烟（五氧化磷固体小颗粒）；

3.6、等反应结束后，集气瓶的温度冷却至室温后，将导管另一端放入液面以下，才可打开止水夹；

• 如果没有冷却到室温就打开止水夹，因瓶内温度较高，气压较大，烧杯中水压入集气瓶中的量减少，导致测得的氧气体积偏小。

3.7、观察到烧杯中的水在大气压作用下压入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积等于减少的氧气的体积，约占总体积的1/5。

• 实验结论：

1、空气中氧气约占空气总体积的1/5。

2、空气中除去氧气，其他4/5的气体（主要是氮气）不支持燃烧，不溶于水，也不于水反应。

• 实验观察的现象：

  红磷在集气瓶内燃烧，发出

  黄白色火焰

  ，并生成

  大量白烟（五氧化磷固体小颗粒）

  ，冷却至室温后打开止水夹，水经导管进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。

• 测得空气中氧气的体积分数偏小的原因：

1、红磷的量不足，集气瓶中的氧气没有完全被消耗完。

2、装置气密性不好，漏气。

3、导管未事先注入水。

4、装置未冷却至室温，就打开弹簧夹。

• 测得空气中氧气的体积分数偏大的原因：

1、燃烧匙伸入集气瓶的速度过慢。导致集气瓶中空气受热膨胀逸出，造成瓶内总气量减少，引起集气瓶内气压减少，压人瓶内的水量偏大，导致测得的氧气的体积分数偏大。

2、止水夹没有夹紧，导致红磷在燃烧时，空气受热膨胀从止水夹经导管跑出。造成成瓶内总气量减少。引起集气瓶内气压减少，压人瓶内的水量偏大。导致测得的氧气的体积分数偏大。

红磷在氧气中燃烧的文字表达式与化学方程式