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如何测定空气中氧气体积分数

测定空气中氧气体积分数的实验是一个非常重要的知识点，在各种考试中经常考到，从普通的单元测验到竞赛都会经常涉及。下面从几方面与同学们深入探讨一下这个实验：

一、测定原理：

测定空气中氧气体积分数的实验原理是：选择一种能在空气中燃烧，燃烧时只与空气中的氧气反应而不与空气中其他气体反应的固体物质（如红磷、白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。

需要注意的是：

1.所选物质与氧气反应的生成物必须是固体（因此碳、硫不可选用）【注意：若生成物为气体，也可将水换成易吸收该气体的液体，如氢氧化钠溶液】。

2.所选物质必须能在空气中燃烧（因此铁不可选用）。

3.所选物质应过量，使氧气完全反应。利用所选物质只与空气中的氧气反应（不生成气体）而不与空气中的其他气体反应，使容器内压强减小，让水进入容器。测定进入容器内水的体积，即为空气中氧气的体积。

二、测定空气中氧气体积分数的常见实验装置和方法：

【装置一】按如图所示装置实验，以水槽中水面为基准线，将钟罩水面以上容积分为5等份。在燃烧匙内盛过量红磷，用酒精灯点燃后，立即插入钟罩内，同时塞紧橡皮塞，观察红磷燃烧和水面变化的情况。

1.实验现象：

（1）钟罩内充满浓厚白烟；

（2）冷却后白烟消失，钟罩内水面上升了约占钟罩体积的1/5。

2.实验结论：

（1）红磷燃烧消耗的是空气中的氧气，氧气约占空气体积的1/5。

（2）氮气不支持燃烧，本身也不能燃烧，且氮气不溶于水。

3.实验注意事项：

（1）可用来反应的物质必须是易与氧气反应且没有气体生成的物质（如红磷），木炭、硫（因生成气体）不能用作测定氧气含量的反应物。

（2）所用来反应的物质必须足量或过量（保证把钟罩内的氧气消耗完全）。

（3）容器的气密性必须良好。

（4）应冷却到室温时才测定进入容器内的水的体积，否则钟罩内水面上升的体积小于钟罩容积的1/5。

【装置二】按如图所示的装置实验，以集气瓶中水面为基准线，将集气瓶中水面以上容积分为5等份。在燃烧匙内盛过量红磷，用酒精灯点燃后，立即插入集气瓶中，同时塞紧橡皮塞，观察红磷燃烧和水面变化的情况。

1.实验现象：

（1）集气瓶中红磷燃烧产生大量浓厚白烟；

（2）红磷燃烧放出大量的热；

（3）待集气瓶冷却后，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶约1/5。

2.实验结论：

（1）红磷燃烧消耗的是空气中的氧气，氧气约占空气体积的1/5。

（2）氮气不支持燃烧，本身也不能燃烧，且氮气不溶于水。

3.操作不当对测定结果的影响：

不当的操作	对测定结果的影响
1.装置气密性不好，反应结束后有部分空气进入广口瓶（未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内。06南京）	小于1/5体积 （偏小）
2.红磷的量不足	小于1/5体积
3.烧杯中的水不足	小于1/5体积
4.未冷缺到室温就打开弹簧夹	小于1/5体积
5.实验前导管内未充满水，使导管内空气进入广口瓶	小于1/5体积
6.广口瓶内的燃烧匙及红磷占据一定体积	小于1/5体积
7.氧气未耗尽，红磷就停止燃烧	小于1/5体积
8.点燃红磷后燃烧匙伸入缓慢，导致瓶内部分空气逸出	大于1/5体积
9.弹簧夹没有夹紧乳胶管，燃烧时部分空气受热从导管逸出	大于1/5体积
10.用Mg代替红磷	大于1/5体积
11.用蜡烛、C、S、Fe、Cu等代替红磷	水不流入，无法测定。