① 有什麼方法來測定空氣中氧氣的含量
� 一、活動材料
細鐵絲、白醋、水、燒杯(250mL兩只)、試管(約6cm長)、刻度尺、計時表、玻璃棒、試管刷。
二、活動原理
試管中形成的液柱高度與試管長度的比值代表空氣中氧氣含量,如28mm/150mm=19%。這存在著一個假設,即試管長度正比於試管體積,試管內氣柱長度的變化完全是氧氣消耗導致(試管中所有氧氣被消耗),而且空氣是理想混合氣體,溫度和壓強不發生變化,該比值可表示空氣中氧氣的體積分數。
教師最好向學生建議用較細規格的鐵絲及合適長度(與試管大小有關);在家裡操作也可以用普通玻璃杯代替燒杯。
三、活動過程
1.量取長約100cm~200cm的細鐵絲(越細越好),並彎折成長約4cm。
2.分別取1/8杯(約30mL)的醋和水,配製1∶1的醋—水混合物。
3.將彎折好的細鐵絲浸入醋—水溶液中1min(浸於液面以下),然後輕輕取出並小心抖落上面的溶液(勿使醋濺出)。
4.稍扯鐵絲使之蓬鬆,藉助玻璃棒將其塞進試管,快速將試管倒放在另一隻已經充滿了3/4體積水的燒杯中,使試管口靠在水杯底(如附圖)。
5.5min後,輕移試管,使試管中液面和燒杯中液面保持水平,量出試管中水柱高度,然後再將試管口靠在燒杯杯底。
6.每5min重復一次步驟5,當試管中液面高度不再變化時,記下該高度。實驗過程中注意觀察細鐵絲有何變化,試管中的液面有何變化?
7.當試管內液面不再改變時,取出試管中的細鐵絲,仔細觀察細鐵絲表面有何變化?然後用試管刷刷凈試管。
8.測量試管的總長,計算試管液面不再變化時的高度與試管長度的比值,想一想,該比值能代表氧氣在空氣中的含量嗎?
四、問題思考
1.活動中,你觀察到細鐵絲的變化了嗎?想想看,細鐵絲是否發生了某種化學反應?你能寫出細鐵絲發生變化的化學方程式嗎?(提示:可根據細鐵絲的表面顏色的變化來確定反應產物)
2.試管中液面發生什麼變化?為什麼會有此變化?
3.步驟5中為什麼要移動試管,使得試管內外液面齊平?
4.在活動中,試管中氧氣的體積分數變化了嗎?
5.空氣中氧氣的體積分數大約為21%,把你的結果與該值比比看,相差多少?思考一下,以上哪些步驟可能對結果的影響較大?
五、參考答案
1.細鐵絲的顏色從銀白轉變為紅褐色,發生的化學反應是鐵的氧化還原反應或腐蝕反應。可用化學方程式4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)來表示。
2.水液面上升,試管中的氧氣被消耗了,壓強和溫度基本保持不變,因此,氧氣減少意味著試管內氣體體積的變化,則水面上升。
3.這是為了保證試管中氣體體積(或長度)的測量是在相同大氣壓下進行,學生應盡可能獲得不超過10%誤差的測量結果。