(典型例題)為測(cè)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40 mL的試管作反應(yīng)容器,將過(guò)量的白磷放入試管,用橡皮塞塞緊試管口,通過(guò)導(dǎo)管與實(shí)際容積為60 mL且潤(rùn)滑性很好的針筒注射器組成如圖的實(shí)驗(yàn)裝置。

假設(shè)此實(shí)驗(yàn)?zāi)馨凑招∪A的設(shè)想正常進(jìn)行,且白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì),請(qǐng)回答

下列問(wèn)題:

(1)實(shí)驗(yàn)前,打開(kāi)彈簧夾,將注射器的活塞前沿從20 mL刻度處推至15mL刻度處,然后松手,若活塞仍能返回至20mL刻度處,則說(shuō)明____________________。

(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(kāi)彈簧夾。

可觀察到的現(xiàn)象為_(kāi)______________________________________________。

(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?捎^察到的現(xiàn)象為_(kāi)_____________________________________________________________。

(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(wèn)題而發(fā)生危險(xiǎn),造成實(shí)驗(yàn)失敗。例如______________________________________________________________________。

 

【答案】

(1)裝置的氣密性好(2)白磷燃燒,產(chǎn)生白煙,活塞前沿在約12 mL的刻度線上

(3)白磷燃燒,產(chǎn)生白煙,活塞先向右移動(dòng),最終穩(wěn)定在約8 mL的刻度線上

(4)橡皮塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等

【解析】本題的創(chuàng)新性在于實(shí)驗(yàn)裝置始終密閉,不會(huì)造成空氣污染,通過(guò)活塞的移動(dòng)來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量,提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。(1)實(shí)驗(yàn)操作前后裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,證明該裝置的氣密性好。(2)白磷在空氣燃燒時(shí)消耗氧氣,產(chǎn)生白煙(生成五氧化二磷),導(dǎo)致密閉體系內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,由于氧氣約占空氣體積的1/5,而試管內(nèi)空氣中氧氣的體積約為:40 mL×1/5=8 mL,且過(guò)量的白磷燃燒能將試管內(nèi)空氣中的氧氣耗盡,因此最終活塞的前沿在約12 mL(20 mL-8 mL=12 mL)的刻度線上。(3)白磷在空氣中燃燒時(shí)放出大量的熱,會(huì)使密閉體系內(nèi)的空氣受熱膨脹,氣體壓強(qiáng)增大,活塞就會(huì)向右移動(dòng),當(dāng)過(guò)量的白磷燃燒耗盡密閉體系內(nèi)的氧氣,試管冷卻后,密閉體系內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小,外界大氣壓就會(huì)推動(dòng)活塞向左移動(dòng),而密閉體系內(nèi)空氣中氧氣的體積約為:(40 mL+20 mL)×1/5=12 mL,因此最終活塞的前沿在約8mL(20mL-12mL=8mL)的刻度線上。(4)因?yàn)榘琢兹紵懦龃罅康臒,?huì)使密閉體系內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大,所以該實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有:橡皮塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
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27、為測(cè)定空氣中氧氣的含量,小華同學(xué)打算設(shè)計(jì)如下圖所示的實(shí)驗(yàn)方案:
在一個(gè)隔熱效果良好的容器上方安裝一個(gè)可自由上下移動(dòng)
的活塞(活塞質(zhì)量忽略不計(jì),起始位置在5刻度處).加熱容器,
使容器溫度達(dá)到80℃(已知白磷燃燒所需的最低溫度為40℃).
請(qǐng)回答:
(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可以觀察到:白磷
燃燒
,產(chǎn)生大量
白煙
,活塞先向
移動(dòng),再向
移動(dòng),最后停在刻度
4
處.
(2)由此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論
氧氣約占空氣總體積的五分之一

(3)有位同學(xué)用木炭取代白磷來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果實(shí)驗(yàn)失敗,請(qǐng)你分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因是
木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w,容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)基本不變.

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A、純凈的氮?dú)?nbsp;

B、五氧化二磷 

C、主要成份為氮?dú)獾幕旌蠚怏w  

D、主要成份為氮?dú)夂脱鯕?/p>

 

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