Question

18．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50mL的試管作為反應(yīng)容器，將過(guò)量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過(guò)導(dǎo)管與實(shí)際容積為60mL且潤(rùn)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(gè)容器間的導(dǎo)管足夠粗，保持空氣正常流動(dòng)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)前，打開(kāi)彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處  推至15mL刻度處，然 后松開(kāi)手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明此裝置氣密性好；
（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(kāi)彈簧夾．可觀察到注射器活塞向左移動(dòng)到約10mL刻度處；
（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，可觀察到活塞先右移后左移的現(xiàn)象，試管冷卻后，最終停在約6mL刻度處（中間導(dǎo)管中空氣忽略不計(jì)）．
（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�。�例如：試管因受熱不均而破裂（此題答案合理即可）．

Answer 1

分析 本題是測(cè)定氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)探究，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實(shí)驗(yàn)中用的是過(guò)量的白磷，燃燒后的生成物是固體，不需要占很大的空間．本實(shí)驗(yàn)中用的是40mL的試管與實(shí)際容積為60mL且潤(rùn)滑性很好的針筒注射器，并且活塞在20mL處，有助于反應(yīng)結(jié)束后計(jì)算體積．要使本實(shí)驗(yàn)成功，必須注意以下幾點(diǎn)：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)．還要注意防止試管受熱不均或氣體體積受熱膨脹過(guò)大，從而造成試管炸裂．

解答 解：（1）打開(kāi)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(kāi)手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明整個(gè)裝置都不漏氣；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這時(shí)白磷燃燒消耗掉的只是試管內(nèi)的氧氣為50mL×$\frac{1}{5}$=10mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-10mL=10mL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50mL和注射器內(nèi)20mL的氧氣為（50mL+20mL）×$\frac{1}{5}$=14mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-14mL=6mL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(huì)使橡膠塞彈出、試管爆裂、不使用彈簧夾可能會(huì)使注射器活塞彈出等，造成實(shí)驗(yàn)失��；
故答案為：（1）此裝置氣密性好；
（2）10mL；        
（3）6 mL；     
（4）試管因受熱不均而破裂 （此題答案合理即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查實(shí)驗(yàn)測(cè)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(wèn)題時(shí)關(guān)鍵是分析清楚實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)．