Question

5．為測(cè)定空氣中氧氣的含量，小華和小強(qiáng)同學(xué)分別設(shè)計(jì)如下方案：
小華：采用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．（燃燒匙中藥品為紅磷）
小強(qiáng)：（如圖2）用實(shí)際容積為40mL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60mL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）紅磷在集氣瓶中燃燒的文字表達(dá)式為紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷．
（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開(kāi)止水夾，觀察到進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的1/5，你認(rèn)為其原因可能是裝置漏氣、紅磷的量不足或裝置未完全冷卻就打開(kāi)止水夾．（寫(xiě)2點(diǎn)）
（3）如將燃燒匙中紅磷換成硫粉，實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒�？為什么？否，因�(yàn)榱蚍廴紵�生成氣體，壓強(qiáng)幾乎不變．
（4）用小強(qiáng)設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)時(shí)：實(shí)驗(yàn)前，打開(kāi)彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20mL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)明裝置的氣密性好．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)象為注射器活塞向左移至12ml處；若不夾彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后．可觀察到的現(xiàn)象為注射器活塞向左移至8ml處．
（5）圖2的設(shè)計(jì)操作與圖1比較，其優(yōu)點(diǎn)是減少空氣污染，容易讀數(shù)等．
（6）若按小強(qiáng)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�。�例如橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)文字表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)方法、步驟進(jìn)行書(shū)寫(xiě)即可；
（2）根據(jù)測(cè)定空氣中氧氣含量的原理，以及待紅磷熄滅并冷卻后，打開(kāi)彈簧夾，水順著導(dǎo)管流入集氣瓶，且水的體積占集氣瓶總?cè)?\frac{1}{5}$的現(xiàn)象判斷并回答；
（3）根據(jù)可燃物燃燒后，集氣瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)的變化情況來(lái)分析；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)前第一步操作都是檢查裝置的氣密性進(jìn)行分析；首先計(jì)算出被封閉空氣的總體積，然后根據(jù)氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，計(jì)算出被消耗氧氣的體積，進(jìn)而推測(cè)出注射器活塞向左移動(dòng)的距離；
（5）比較圖2的設(shè)計(jì)操作與圖1的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，可以從是否環(huán)保和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯的角度去分析；
（6）按小強(qiáng)的設(shè)想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意防止試管受熱不均或氣體體積受熱膨脹過(guò)大，從而造成試管炸裂等危險(xiǎn)．

解答 解：（1）紅磷與氧氣在點(diǎn)燃條件下反應(yīng)生成五氧化二磷，反應(yīng)的文字表達(dá)式為：磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）實(shí)驗(yàn)完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的15，你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是裝置漏氣或紅磷的量不足或裝置未完全冷卻就打開(kāi)止水夾；
（3）若將紅磷換成炭粉，該實(shí)驗(yàn)不能獲得成功，因?yàn)樘寂c氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時(shí)又生成二氧化碳?xì)怏w，瓶中的壓強(qiáng)無(wú)明顯變化；
（4）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；若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這只是消耗了40mL的試管中空氣中的氧氣，然后根據(jù)氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，計(jì)算出被消耗氧氣的體積為8mL，進(jìn)而推測(cè)出注射器活塞向左移動(dòng)8mL；若不夾緊彈簧夾，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，消耗的氧氣應(yīng)該是試管和注射器內(nèi)的氧氣之和，60mL的五分之一，可觀察到的現(xiàn)象為：活塞最終穩(wěn)定在約8mL的刻度線上；
（5）圖2的設(shè)計(jì)操作與圖1比較，它可以防止磷燃燒產(chǎn)生的白煙散逸到空氣中，再就是裝置的刻度更清楚，讀數(shù)更容易；
（6）因?yàn)榘琢兹紵�放出大量的熱，�?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：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等．
故答案為：
（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷；
（2）裝置漏氣、紅磷的量不足或裝置未完全冷卻就打開(kāi)止水夾；
（3）否，因?yàn)榱蚍廴紵�生成氣體，壓強(qiáng)幾乎不變；
（4）裝置的氣密性好；注射器活塞向左移至12ml處；注射器活塞向左移至8ml處；
（5）減少空氣污染，容易讀數(shù)等；
（6）橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等．

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(lèi)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)．