利用傳感器分析空氣中氧氣含量測(cè)定的誤差

章永軍

（蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇 蘇州 215021）

利用傳感器分析空氣中氧氣含量測(cè)定的誤差

章永軍

（蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇 蘇州 215021）

燃燒法測(cè)定空氣中氧氣體積含量時(shí)，經(jīng)常會(huì)有誤差，有的誤差是可以控制，但是有的誤差是很難控制的。紅磷在燃燒時(shí)，當(dāng)氧氣含量低到一定程度時(shí)，燃燒的紅磷就會(huì)熄滅。利用氧氣傳感器可以測(cè)定，容器中是否有氧氣剩余，還有多少。另外燃燒的紅磷在容器中所處的位置不同，消耗氧氣的體積也不一定相同，那么把紅磷放在哪個(gè)位置燃燒時(shí)，更有利于消耗氧氣呢？本文主要在這幾方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探討。

氧氣傳感器；燃燒法；氧氣體積含量

1.問題來源

空氣中氧氣體積含量的測(cè)定,在《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書》九年級(jí)上冊(cè)（修訂本）2008年6月第四版中用紅磷燃燒法來進(jìn)行測(cè)定。我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生一些誤差，這些誤差有很多是人為操作不當(dāng)引起，如：取藥品時(shí)紅磷不足，裝置的氣密性不好，止水夾在燃燒時(shí)沒有夾緊，在外點(diǎn)燃紅磷時(shí)，伸入瓶中的速度太慢，瓶?jī)?nèi)1/5體積劃分的不夠精確等等，這些操作都可以人為控制。但是也有一些因素通過人的努力也很難控制的。那么什么樣的因素是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)無法控制的呢?我利用了圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

首先對(duì)裝置進(jìn)行改進(jìn)，如圖1所示，這樣改進(jìn)的目的使裝置的氣密性良好，操作也比較簡(jiǎn)單，只要點(diǎn)燃紅磷以后蓋上燒杯，就可以利用氧氣傳感器測(cè)定氧氣的含量的變化了。

圖1

在測(cè)定的過程中，裝置內(nèi)氧氣的體積分?jǐn)?shù)逐漸減少，可以直觀的看出紅磷燃燒消耗的氧氣，但是當(dāng)紅磷燃燒熄滅時(shí)，待白煙消失后氧氣的含量為6.2%，可見燃燒并不能完全消耗氧氣，當(dāng)氧氣含量很低的時(shí)候，紅磷已不能燃燒?？梢娂t磷燃燒法測(cè)定氧氣的體積含量時(shí)，另外一個(gè)誤差來自實(shí)驗(yàn)本身即紅磷在燃燒時(shí)，即使過量也不能完全耗盡裝置內(nèi)的氧氣。

3.新的問題

在實(shí)驗(yàn)時(shí)，我又想到另外一個(gè)問題，紅磷在燃燒時(shí)，把紅磷放在哪個(gè)位置更有利于它和氧氣的充分接觸呢？為此我又進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，

圖2所示：將裝滿紅磷的燃燒匙點(diǎn)燃紅磷后，分別靠近A、B、C、D、E五個(gè)位置， 進(jìn)行5次實(shí)驗(yàn)（每次實(shí)驗(yàn)做三遍），根據(jù)傳感器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到A處的數(shù)據(jù)如下：

圖2

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)相同的方法，在B、C、D、E處分別測(cè)定，所得數(shù)據(jù)如下表：

（注：在A、D處燃燒時(shí)，要注意燃燒匙當(dāng)心不要和燒杯壁接觸，在E處燃燒時(shí)，燃燒匙要當(dāng)心不要接觸水面）

紅磷在燒杯中的位置 A B C D E剩余氧氣的含量 (體積分?jǐn)?shù))7.5 7.6 6.2 5.0 4.5 4.2 3.4 4.0 3.5 7.0 7.6 8.0 4.0 3.8 4.0平均值（去除誤差大的數(shù)值）7.5 5 4.3 5 3.4 5 7.6 4.0

可見通過以上的數(shù)據(jù)，C、E處更有利于紅磷和氧氣的充分接觸，所以在實(shí)驗(yàn)室，將燃燒匙放置在燒杯的中心位置或中間略偏下的位置，實(shí)驗(yàn)更加精確，但是無論怎樣都很難完全消耗裝置中的氧氣。

［1］教育部.基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）［M］.北京：人民教育出版社，2001

［2］高劍南，王祖浩.化學(xué)教育展望［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2001

［3］符益婷，金惠文.利用傳感器探究物質(zhì)的溶解性［J］.化學(xué)教與學(xué)，2011，（4）

1008-0546（2011）07-0091-01

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008－0546.2011.07.043