【问:(在测定空气中氧气含量的实验里,什么情况下进入集气瓶)】在测定空气中氧气含量的实验中,通常使用的是“红磷燃烧法”。该实验通过红磷在密闭容器中燃烧消耗氧气,使容器内气压降低,从而让水进入集气瓶。但并不是所有情况下水都会进入集气瓶,具体是否进入取决于实验条件和操作是否正确。
一、实验原理简述
红磷燃烧时与氧气反应生成五氧化二磷(P₂O₅),反应式为:
$$
4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5
$$
由于氧气被消耗,容器内的气压下降,外部大气压会将水压入集气瓶中,从而测得氧气的体积。
二、水进入集气瓶的情况总结
情况 | 是否进入集气瓶 | 原因分析 |
红磷充分燃烧,且装置密封良好 | ✅ 是 | 氧气被完全消耗,气压下降,水被压入 |
红磷不足,未完全燃烧 | ❌ 否 | 氧气未被全部消耗,气压变化不明显,水不进入 |
装置漏气 | ❌ 否 | 外界空气进入,气压无法降低,水不进入 |
实验后未冷却至室温就打开止水夹 | ❌ 否 | 温度高导致气体膨胀,气压未真正下降,水不进入 |
集气瓶内水位过高或过低 | ❌ 否 | 影响气压平衡,可能影响结果 |
燃烧过程中未及时关闭止水夹 | ❌ 否 | 气压无法形成有效差值,水不进入 |
三、注意事项
1. 红磷要足量:确保能完全消耗氧气。
2. 装置要密封:防止外界空气进入影响结果。
3. 冷却后再读数:温度变化会影响气压,需等系统恢复到常温。
4. 点燃红磷后迅速放入集气瓶:避免氧气逸出。
5. 观察水面上升高度:用于计算氧气的体积占比。
四、结论
只有在实验操作规范、装置密封良好、红磷充足且实验后充分冷却的情况下,水才会进入集气瓶。否则,实验结果可能不准确,甚至无法得出氧气含量的正确数据。因此,掌握正确的实验步骤和细节是保证实验成功的关键。