Question

15．為測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，選用實(shí)際容積為40mL的試管作反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管口，通過導(dǎo)管與潤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��?qiáng)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)．

請回答下列問題：
（1）紅磷在集氣瓶中燃燒的符號表達(dá)式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）待紅磷燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的$\frac{1}{5}$，你認(rèn)為其原因可能是紅磷的量不足、裝置漏氣等．（寫2點(diǎn)）
（3）用小強(qiáng)設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)時(shí)：實(shí)驗(yàn)前，打開彈簧夾，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，則說明裝置氣密性良好．若不夾彈簧夾，加熱白磷，反應(yīng)開始時(shí)，注射器活塞向右（填“左”或“右”）移動(dòng)，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)象為活塞移動(dòng)至8mL處停止．
（4）圖2的設(shè)計(jì)操作與圖1比較，其優(yōu)點(diǎn)是測量更準(zhǔn)確或防止造成空氣污染；
（5）若按小強(qiáng)的設(shè)想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險(xiǎn)，造成實(shí)驗(yàn)失�。�例如：紅磷燃燒放熱，壓強(qiáng)增大造成橡皮塞沖出等．

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)式的書寫方法、步驟進(jìn)行書寫即可；
（2）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的原理，以及待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，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}$的現(xiàn)象判斷并回答；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)前第一步操作都是檢查裝置的氣密性進(jìn)行分析；首先計(jì)算出被封閉空氣的總體積，然后根據(jù)氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，計(jì)算出被消耗氧氣的體積，進(jìn)而推測出注射器活塞向左移動(dòng)的距離；
（4）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；
（5）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，故反應(yīng)的方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）實(shí)驗(yàn)完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的15，你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是裝置漏氣或紅磷的量不足或裝置未完全冷卻就打開止水夾；
故答案為：紅磷的量不足；裝置漏氣等；
（3）打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明整個(gè)裝置都不漏氣；若不夾緊彈簧夾，加熱時(shí)，空氣膨脹，會(huì)使活塞先向右移動(dòng)；用酒精燈加熱白磷，消耗了40mL+20ml的空氣中的氧氣，然后根據(jù)氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，計(jì)算出被消耗氧氣的體積為12mL，進(jìn)而推測出注射器活塞向左移動(dòng)12mL至8ml處停止；
故答案為：裝置氣密性良好； 右； 8mL處；
（4）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；
故答案為：測量更準(zhǔn)確或防止造成空氣污染；
（5）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)的問題有：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等；
故答案為：紅磷燃燒放熱，壓強(qiáng)增大造成橡皮塞沖出等．

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(shí)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)．