教科书上测定空气中氧气含量的常用装置
用该装置进行实验对实验结果的误差可能有以下因素造成(人教版九年级化学教材解读,2.3做了修改):
装置的优化1. 氧气体积分数小于五分之一的可能原因:1)装置漏气;2)红磷量不足;3)装置未冷却到室温就打开弹簧夹;4)氧气浓度较低时,红磷不能继续燃烧;5)导管中没有事先注满水,燃烧冷却后,一部分水滞留在导管中,进入瓶内的水较少。
2. 氧气体积分数大于五分之一的可能原因:1)点燃红磷前,插入集气瓶中速度太慢,导致部分空气受热膨胀逸出;2)点燃红磷前未夹紧弹簧夹,导致瓶内气体沿导管逸出;3)样品中含有能与空气中其他气体反应的物质。
这套装置还能进行优化吗?可以从以下几方面入手:
1.点燃红磷前,插入集气瓶太慢,导致部分受热空气膨胀逸出:为避免这步操作,可以用白磷代替,但是白磷易自燃,且剧毒(红磷无毒);
优化装置一:白磷代替红磷
2.导管中没有事先注满水,燃烧冷却后,一部分水停留在导管中,未进入瓶中:可以考虑利用针筒等有刻度且含活塞的装置来测量体积,但是加热过程中气体受热导致活塞易被弹出;
优化装置二:利用注射器测量气体体积
3.从原料易得的角度考虑,可以用碳/硫等代替红磷,但是燃烧产生二氧化碳或二氧化硫气体,需要碱液吸收,增加了成本;
优化装置三:硫代替红磷
4.从绿色化学的角度考虑,红磷燃烧生成五氧化二磷,用水吸收生成磷酸(可能也有偏磷酸生成,偏磷酸剧毒),可以考虑更加环保的铜进行实验;缺点是实验终点不好判断;