空气中氧气含量的测定（红磷燃烧法）

实验目的

测定空气中氧气的体积分数，并理解实验成败的关键条件。

实验原理

红磷在空气中燃烧，只消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷，瓶内气体减少、气压降低。冷却后打开止水夹，水在外界大气压作用下进入集气瓶，进入水的体积即为消耗氧气的体积。4P + 5O₂ =点燃= 2P₂O₅

实验器材

• 集气瓶
• 燃烧匙
• 红磷（足量）
• 烧杯和水
• 带导管的橡胶塞和止水夹
• 酒精灯
• 火柴

实验步骤

1. 在集气瓶内加少量水，将水面以上容积分成五等份并做标记，夹紧止水夹。
2. 检查装置的气密性，确认不漏气。
3. 燃烧匙中放入足量红磷，点燃后立即伸入集气瓶并塞紧橡胶塞。
4. 观察红磷燃烧的现象，直至火焰熄灭。
5. 待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。
6. 观察烧杯中的水进入集气瓶的体积。

实验现象与结论

红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量；冷却后打开止水夹，水沿导管进入集气瓶，进入水的体积约占瓶内原空气体积的 1/5。结论：氧气约占空气总体积的 1/5；剩余气体主要是氮气，它不燃烧也不支持燃烧，难溶于水。

注意事项

• 红磷要足量，否则测得结果偏小
• 装置必须气密性良好，不能漏气
• 冷却至室温后再打开止水夹
• 点燃后迅速伸入瓶中并塞紧，防止烫伤和气体逸出

常见问题

为什么不能用木炭或硫代替红磷？

木炭、硫燃烧分别生成二氧化碳、二氧化硫气体，瓶内气压几乎不降低，水不能有效倒吸，测不出氧气体积。

测得结果小于 1/5 可能是什么原因？

红磷量不足、装置漏气、未冷却至室温就打开止水夹，都会使进入集气瓶的水偏少。