一、拉瓦锡的曲颈甑实验
多年前法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。
他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减少了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为这全部是氮气。
拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。
拉瓦锡实验的原理：汞+氧气点燃→氧化汞。
通过实验，拉瓦锡得出了空气是由氧气和氮气组成，氧气占1/5。在测定中，装置中剩余的气体约占空气体积的4/5，该实验从另一方面说明该气体具有的性质是不能燃烧或不能支持燃烧。
19世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们已能精确测量空气成分。
二、空气的成分
按体积分数计算：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%，其他气体和杂质0.03%。
三、氮气的性质及用途
1．氮气的性质
（1）物理性质：无色、无味的气体，不易溶于水，密度比空气略小。
（2）化学性质：不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不供给呼吸，较难与其他物质反应，一定条件下，氮气可以和某些物质反应，例如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。
2．用途：（1）制硝酸和化肥的重要原料；
（2）用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气、灯泡中充氮气以延长使用寿命、食品包装时充氮气用来防腐；
（3）医疗上用液氮治疗一些皮肤病和在液氮冷冻麻醉条件下做手术；
（4）超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。
四、稀有气体的性质及用途
1．稀有气体的性质
（1）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。
（2）物理性质：稀有气体都是没有颜色、没有气味的气体，难溶于水。
（3）化学性质：极不活泼，过去称为惰性气体，但现在已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。
2．用途：（1）保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充入稀有气体以使灯泡耐用；
（2）电光源，稀有气体在通电时能发出不同颜色的光；
（3）用于激光技术；
（4）氦气可作冷却剂；
（5）氙气可作麻醉剂。
灯管里充入氩气，通电时发出蓝紫色的光；充入氦气发出粉红色光；充入氖气发出红光，这种光能穿透浓雾，可作航标灯；在石英玻璃管里充入氙气的氙灯，通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光，因此被叫做“人造小太阳”。
五、红磷燃烧法测定空气中氧气含量
1.实验装置图
2.实验操作
①连接装置：在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另一孔插导管，并配上弹簧夹。
②检查气密性：把导管的一端放入水中，用手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，则证明气密性良好。
③在集气瓶内要加少量水，将集气瓶内空气分成五等份，并做上记号。
④点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。
⑤待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。
3.实验现象
①红磷剧烈燃烧，黄色火焰，放热，有大量白烟产生；
②待集气瓶冷却后，打开弹簧夹，集气瓶内液面上升约1/5体积。
4.反应的文字表达式
磷(P)+氧气(O2)点燃→五氧化二磷(P2O5)
5.反应原理
在一个密闭的容器中，用一种足量的易燃的物质（如：红磷或白磷）与容器中的氧气反应，生成一种固体，燃烧停止，温度降到室温时，瓶内气压减小，如果将其打开与外界相连且一端伸入盛水烧杯中导管上的弹簧夹，烧杯中的水在大气压强的作用下，流入密闭容器内，进入的水的体积，填补消耗掉的氧气的体积。
6.实验结论：空气中氧气的体积分数约占空气体积的1/5。
思考与讨论
集气瓶内水位为什么只能上升到一定高度？
集气瓶内的氧气消耗完后，剩余的气体不可然不助燃，也不易溶于水，瓶内压强不再减小，所以水位上升到一定程度就不再上升。
集气瓶内剩下的是什么气体？该实验可推出剩余气体具有什么性质？
集气瓶内剩余的气体主要是氮气，不可燃不助燃，难溶于水。
做测定氧气体积分数的实验时选用的固体一般应具备的条件？
①能在空气中燃烧；
②不与其它气体反应，只与氧气反应；
③与氧气反应后生成物是固体。
7.实验时的注意事项总结
①点燃红磷前要检查装置的气密性；
②红磷要过量（或足量）；
③点燃红磷前要夹紧止水夹；
④当燃烧停止，温度接近室温时再打开弹簧夹；
⑤不能用碳、硫、蜡烛来代替红磷，因为它们燃烧后都有气体生成。使瓶内气体的体积几乎没有变化，瓶内外气压差很小，水不能进入或进入的水很少，但如果在瓶内先放入能与生成气体反应的物质除去该气体，也能用碳、硫、蜡烛等代替红磷；
⑥不能用镁代替红磷，因镁也能与氮气、二氧化碳反应，使测得的氧气体积比实际偏大。
8.实验误差分析
I.吸入瓶内的水不足1/5的原因有哪些？
①红磷不足，瓶内氧气没有耗尽；
②气密性不好（如塞子未塞紧，燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；
③装置没有冷却到室温就打开了弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少。
II.吸入瓶内的水大于1/5的原因分析？
①点燃的红磷插入集气瓶时赶跑了瓶内的一部分空气；
②点燃红磷前未夹紧弹簧夹，使瓶内的空气沿导管跑出；
③可能选用了能与氮气反应的物质，如：镁等。
9.实验结论延伸
该实验除证明空气中O2的体积量约为空气体积的1/5外，还可得到以下结论。
①氮气体积含量约占空气体积的4/5：空气主要由O2和N2组成，因为实验测得空气中的O2约占空气体积的1/5，则剩余气体体积基本为N2。
②氮气不支持红磷燃烧：红磷在瓶内燃烧消耗大部分O2后熄灭，剩下的N2并不能支持红磷继续燃烧。
③氮气本身也不能燃烧：燃着的红磷伸入瓶中，若N2也能燃烧，则可能出现瓶内的水上升超过1/5。
④氮气不易溶于水：实验中红磷开始燃烧时，瓶内压强增大，实验结束后瓶内压强降低，水被吸入瓶内。这中间N2都充分与水接触，若N2易溶于水，则瓶内的水的上升可能超过1/5。
集气瓶中水的作用：
①防止热的生成物溅落而炸裂瓶底；
②为了吸收生成的白烟（五氧化二磷），防止污染空气；
③吸收热量，有助于装置冷却。
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