Question

18．為測定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計(jì)如下方案：選用實(shí)際容積為40mL的試管作為反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導(dǎo)管與實(shí)際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置．假設(shè)此實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬凑招∪A的設(shè)想正常進(jìn)行，白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)，且兩個容器間的導(dǎo)管足夠粗，保持空氣正常流動．請回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)前，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明裝置氣密性良好；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到的現(xiàn)象為：白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞前沿約在12mL的刻度線上；
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻．可觀察到的現(xiàn)象為：白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞先向右移動，最終穩(wěn)定在約8mL的刻度線上；
（4）若按小華的設(shè)想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實(shí)驗(yàn)失�。�例如：橡膠塞彈出（或試管爆裂、注射器活塞彈出等合理均可）（答出一點(diǎn)即可）．

Answer 1

分析 根據(jù)紅磷測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論和注意事項(xiàng)分析，在（2）和（3）兩問中，要注意被消耗的氧氣是試管內(nèi)的還是試管和注射器內(nèi)的空氣體積的$\frac{1}{5}$．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明整個裝置都不漏氣；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這時白磷燃燒消耗掉的只是試管內(nèi)的氧氣為40mL×$\frac{1}{5}$，=8mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-8mL=12mL的刻度處；
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，白磷實(shí)際消耗掉的是試管40mL和注射器內(nèi)20mL的氧氣為（40mL+20mL）×$\frac{1}{5}$=12mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-12mL=8mL的刻度處；
（4）因?yàn)榘琢自诿荛]容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量使氣體膨脹，可能會使橡膠塞彈出、試管爆裂、不使用彈簧夾可能會使注射器活塞彈出等，造成實(shí)驗(yàn)失敗；
故答案為：
（1）裝置的氣密性好
（2）白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞前沿約在12mL的刻度線上；
（3）白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞先向右移動，最終穩(wěn)定在約8mL的刻度線上；
（4）橡膠塞彈出（或試管爆裂、注射器活塞彈出等合理均可）．

點(diǎn)評 本題主要考查實(shí)驗(yàn)測定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實(shí)驗(yàn)失敗的原因的分析，解此類問題時關(guān)鍵是分析清楚實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)．