关于空气的成分、用途、关系的初中化学论文

空气中氧气含量测定的一种新方法

了解空气的主要成分并通过实验探究空气中氧气的体积分数是《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》的内容之一，引导学生认识和探究身边的化学物质，了解化学变化的奥秘，是化学启蒙教育的重要内容。本活动从日常生活和生产中选取学生熟悉的材料，引导学生通过观察和实验探究活动，认识物质及其变化，让学生体验化学美，从而激发学生学习化学的兴趣，使得学生乐于探究物质变化的奥秘，进而能体验科学研究过程中的喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。

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一、活动材料

细铁丝、白醋、水、烧杯(250mL两只)、试管(约6cm长)、刻度尺、计时表、玻璃棒、试管刷。

二、活动原理

试管中形成的液柱高度与试管长度的比值代表空气中氧气含量，如28mm/150mm=19%。这存在着一个假设，即试管长度正比于试管体积，试管内气柱长度的变化完全是氧气消耗导致(试管中所有氧气被消耗)，而且空气是理想混合气体，温度和压强不发生变化，该比值可表示空气中氧气的体积分数。

教师最好向学生建议用较细规格的铁丝及合适长度(与试管大小有关);在家里操作也可以用普通玻璃杯代替烧杯。

三、活动过程

1.量取长约100cm~200cm的细铁丝(越细越好)，并弯折成长约4cm。

附图

实验装置

2.分别取1/8杯(约30mL)的醋和水，配制1∶1的醋-水混合物。

3.将弯折好的细铁丝浸入醋-水溶液中1min(浸于液面以下)，然后轻轻取出并小心抖落上面的溶液(勿使醋溅出)。

4.稍扯铁丝使之蓬松，借助玻璃棒将其塞进试管，快速将试管倒放在另一只已经充满了3/4体积水的烧杯中，使试管口靠在水杯底(如附图)。

5.5min后，轻移试管，使试管中液面和烧杯中液面保持水平，量出试管中水柱高度，然后再将试管口靠在烧杯杯底。

6.每5min重复一次步骤5，当试管中液面高度不再变化时，记下该高度。实验过程中注意观察细铁丝有何变化，试管中的液面有何变化?

7.当试管内液面不再改变时，取出试管中的细铁丝，仔细观察细铁丝表面有何变化?然后用试管刷刷净试管。

8.测量试管的总长，计算试管液面不再变化时的高度与试管长度的比值，想一想，该比值能代表氧气在空气中的含量吗?

四、问题思考

1.活动中，你观察到细铁丝的变化了吗?想想看，细铁丝是否发生了某种化学反应?你能写出细铁丝发生变化的化学方程式吗?(提示:可根据细铁丝的表面颜色的变化来确定反应产物)

2.试管中液面发生什么变化?为什么会有此变化?

3.步骤5中为什么要移动试管，使得试管内外液面齐平?

4.在活动中，试管中氧气的体积分数变化了吗?

5.空气中氧气的体积分数大约为21%，把你的结果与该值比比看，相差多少?思考一下，以上哪些步骤可能对结果的影响较大?

五、参考答案

1.细铁丝的颜色从银白转变为红褐色，发生的化学反应是铁的氧化还原反应或腐蚀反应。可用化学方程式4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)来表示。

2.水液面上升，试管中的氧气被消耗了，压强和温度基本保持不变，因此氧气减少意味着试管内气体体积的变化，则水面上升。

3.这是为了保证试管中气体体积(或长度)的测量是在相同大气压下进行，学生应尽可能获得不超过10%误差的测量结果。

参考文献

??1?JCE

Editorial

Staff.

Just

Breathe:

The

Oxygen

Content

of

Air.J.Chem.Edu.，2001，78:512A-512B

??2?中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社，2001

参考资料: