【例 1】空气中氧气含量的测定

(1) 实验装置(用铜作反应物)
(2) 实验原理
加热铜粉消耗密闭容器内的氧气,使容器内的气压减小,密闭容器内气体体积减小量即是空气中氧气的含量。
【特别提醒】气球的作用是调节装置内的气压。
(3) 实验现象
① 加热过程中硬质玻璃管内的现象是。
② 注射器活塞向移动一定的距离。
③ 装置冷却后注射器内气体减少的体积,约占原注射器内气体体积与硬质玻璃管内气体体积之和的。
(4) 实验结论：氧气约占空气体积的 $1/5$
【结论拓展】反应结束后玻璃管内剩余气体主要是氮气,该气体的化学性质比较。
(5) 误差分析
① 造成实验结果偏小的原因：
|原因|分析|注意事项|
|装置漏气|冷却后,装置外空气进入装置|实验前检查气密性|
|不足|氧气不能被完全消耗|必须足量|
|实验结束后就读数|气体膨胀|实验结束后硬质玻璃管再读数|
|只拉一两次注射器|不能被完全反应|反复推拉注射器|

② 造成实验结果偏大的原因：
|原因|分析|注意事项|
|读数前未将气球内气体全部挤出|测量注射器内剩余气体体积|冷却后将气球内气体全部挤出|

(6) 实验拓展创新
① 设计原则：利用物质与空气中的氧气反应,从而使密闭容器中的气体体积减小,减小量即为氧气所占体积。
② 试剂选择原则：
a. 所选试剂能且反应。
b. 生成物最好是,不能是,若生成,应选择试剂吸收。
③ 利用磷燃烧法测定空气中氧气的含量。

实验①试剂为红磷,缺点为点燃后将燃烧匙伸入集气瓶的过程中产生的白烟会污染空气；橡皮塞与集气瓶连接时易造成集气瓶内气体受热逸散。实验②③将试剂换成着火点较低的白磷,反应过程装置始终密封,同时解决了装置①中的两个缺点。
④ 利用铁锈蚀测定空气中氧气的含量。

分析 可以用来测定空气中氧气含量的物质应该具备的条件：能和空气中的氧气反应,生成物是固体,不能和空气中的其他物质发生化学反应,测量空气中氧气体积分数实验的思维模型如下：
$\xrightarrow{封闭空间} \xrightarrow{消耗氧气} \xrightarrow{气压减小} \xrightarrow{观察现象}$

(3) ① 固体由红色变为黑色
② 右
③ $1/5$
(4) 稳定
(5) ①
|原因|分析|注意事项|
|---|---|---|
|铜粉不足|氧气不能被完全消耗|铜粉必须足量|
|实验结束后未冷却到室温就读数|气体膨胀|实验结束后硬质玻璃管必须冷却到室温再读数|
|只拉一两次注射器|氧气不能被完全反应|反复推拉注射器|
②
|原因|分析|注意事项|
|---|---|---|
|读数前未将气球内气体全部挤出|测量注射器内剩余气体体积偏小|冷却后将气球内气体全部挤出|
(6) ② a. 只能与空气中的氧气
b. 固体
气体
气体