【知识点】
1. **测定空气中氧气含量的实验原理**:测定空气中氧气含量的经典实验通常采用燃烧法,这里使用的是铜粉在加热条件下与氧气反应,消耗掉容器内的氧气。文字表达式为:铜 + 氧气 → 氧化铜。
2. **实验设计**:实验中使用了食品脱氧剂粉末,它能迅速吸收氧气,通过测量反应前后气体体积的变化来确定氧气的含量。实验步骤包括密封玻璃管,使粉末平铺,测量长度,重复实验以提高准确性。
3. **实验数据分析**:通过对多次实验数据的平均值计算,可以得到空气中氧气的理论含量。在案例中,平均值为20.94%,这与理论值(约为21%)相近。
4. **实验操作要点**:步骤③中,将食品脱氧剂粉末平铺的目的是确保粉末与氧气充分接触,以保证反应完全。如果粉末分布不紧密,可能会导致氧气未被完全吸收,从而影响结果的准确性。
5. **误差分析**:若脱氧剂粉末不够紧密,可能导致空气进入粉末缝隙,使得初始气体体积变小,最终测量结果会偏大。
6. **铜粉测定法**:在铜粉测定法中,通过加热铜粉与氧气反应生成氧化铜,然后使用硫酸处理残留固体,通过计算反应前后固体质量差来确定氧化铜的质量,进而推算氧气含量。化学方程式为Cu + O2 → CuO,以及CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O。
7. **实验操作注意事项**:实验过程中,装置的气密性至关重要。丙组实验结果偏差可能由于装置漏气,导致空气进入,使得测定结果不准确。
8. **实验步骤排序**:正确的操作步骤应该是先装入铜粉并密封,测量硬质玻璃管体积,然后加热并推拉注射器,最后待冷却至室温后再记录气体体积。
9. **实验现象观察**:在加热过程中,硬质玻璃管中的铜粉逐渐变为黑色的氧化铜,同时小气球会因为氧气被消耗而膨胀。推拉注射器活塞的目的是平衡内外压强,使气体体积变化更准确。
10. **实验记录分析**:甲、乙两组实验数据更接近实际氧气含量,表明实验操作相对准确,而丙组的差异可能是由于操作不当,比如加热时间、温度控制或装置气密性问题。
中学教育中测定空气中氧气含量的实验是一项重要的化学实践,旨在让学生理解氧气的性质和测定方法,同时培养实验操作技能和误差分析能力。实验的每个环节都需要细心操作和精确记录,以确保实验结果的可靠性。