测定空气中氧气的含量
利用红磷燃烧消耗氧气，测定空气中氧气的体积分数，并分析误差的来源。
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- 20 min
- 难度 Level
- 器材 Items
- 9 件
动手做实验 · Virtual Lab
红磷在集气瓶里燃烧，冷却后打开弹簧夹，看水进到第几格；再分析结果偏大偏小的原因
正在搭建 3D 实验台
第 1 步
准备实验装置
在集气瓶内加入少量水，把水面以上的容积分成 5 等份；连接装置，检查气密性；在燃烧匙里放入足量的红磷，夹紧胶皮管。
第 1 步「分」：加水、分格。
- 分加水、分格
- 查检查气密性
- 选燃烧匙里放什么
- 量放多少红磷
- 夹夹紧胶皮管
- 红磷在空气中能燃烧，只和氧气反应。
- 生成的五氧化二磷是固体，不占瓶内的空间。
- 木炭、硫燃烧生成气体；铁丝在空气中不能燃烧；镁还能和氮气反应：都不能用。
文字版：器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- 集气瓶
- 燃烧匙
- 红磷
- 橡胶塞
- 导管
- 胶皮管
- 弹簧夹
- 烧杯
- 水
记忆口诀
磷足、不漏、冷却再开
红磷要足量，装置不漏气，冷却到室温再打开弹簧夹，否则结果偏小；点燃后迅速伸入并塞紧、弹簧夹夹紧，否则结果偏大。
- 01
在集气瓶内加入少量水，把水面以上的容积分成五等份，并做好标记。
- 02
连接装置并检查气密性，在燃烧匙内放入足量的红磷，用弹簧夹夹紧胶皮管。
要点红磷要足量，才能把瓶内的氧气耗尽。
- 03
点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞，观察红磷燃烧的现象。
要点伸入太慢，瓶内空气受热逸出，结果偏大。
- 04
红磷熄灭后，待集气瓶冷却到室温，打开弹簧夹，观察烧杯中的水进入集气瓶的情况。
要点没冷却就打开弹簧夹，结果偏小。
现象
红磷燃烧，发出黄色火焰，放出热量，产生大量白烟；冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，约占瓶内空气体积的 1/5。
结论
氧气约占空气总体积的 1/5；剩余的气体主要是氮气，它难溶于水，不能燃烧，也不支持燃烧。
01 — Principle
实验原理
红磷在密闭的集气瓶中燃烧，消耗瓶内的氧气，生成五氧化二磷固体：4P + 5O₂══点燃2P₂O₅。瓶内气体减少，气压减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水在大气压的作用下进入集气瓶，进入的水的体积就等于消耗的氧气的体积。
02 — Pitfalls
易错点
Q1能不能用木炭、硫代替红磷？+
不能。木炭、硫燃烧分别生成二氧化碳、二氧化硫气体，瓶内气压几乎不变，水不会进入。铁丝在空气中不能燃烧，镁还会和氮气反应，也不能用。
Q2测得结果偏小，可能是什么原因？+
红磷的量不足，氧气没有耗尽；装置漏气，外面的空气进入瓶中；没有冷却到室温就打开弹簧夹，瓶内气体仍在膨胀。
Q3测得结果偏大，可能是什么原因？+
弹簧夹没有夹紧，燃烧时瓶内气体受热膨胀，从导管逸出；点燃红磷后伸入瓶中太慢，瓶内空气受热从瓶口逸出。
Q4红磷燃烧时产生的是白烟还是白雾？+
白烟。烟是固体小颗粒，雾是小液滴。红磷燃烧生成的五氧化二磷是白色固体。
03 — Practice
典型例题
例 1
用红磷测定空气中氧气的含量，下列操作会使结果偏小的是（ ）
例 2
该实验中，红磷燃烧的化学方程式是（ ）
例 3
实验结束后，集气瓶中剩余的气体主要是（ ）
04 — In Life
生活中的应用
氮气化学性质不活泼
食品充氮包装
薯片袋里充入氮气，既能防止食品被挤碎，又能防止食品氧化变质。
消耗氧气
脱氧剂
月饼包装里的脱氧剂（铁粉）能吸收袋内的氧气和水，延长食品的保质期。
05 — Safety
安全提示
- 红磷要足量，点燃后迅速伸入集气瓶并塞紧橡胶塞。
- 装置冷却到室温后再打开弹簧夹。
- 燃烧匙使用后要及时清理，防止烫伤；五氧化二磷有毒，实验后要通风。