Question

（典型例題）為測定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計如下方案：選用實際容積為40 mL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)管與實際容積為60 mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖的實驗裝置。

假設(shè)此實驗?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，請回答

下列問題：

（1）實驗前，打開彈簧夾，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彈簧夾。

可觀察到的現(xiàn)象為_______________________________________________。

（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______________________________________________________________。

（4）若按小華的設(shè)想進(jìn)行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失敗。例如______________________________________________________________________。

 

Answer 1

【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，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)新性在于實驗裝置始終密閉，不會造成空氣污染，通過活塞的移動來測定空氣中氧氣的含量，提高了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確度。（1）實驗操作前后裝置內(nèi)氣體壓強不變，證明該裝置的氣密性好。（2）白磷在空氣燃燒時消耗氧氣，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放出大量的熱，會使密閉體系內(nèi)的空氣受熱膨脹，氣體壓強增大，活塞就會向右移動，當(dāng)過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)氣體的壓強減小，外界大氣壓就會推動活塞向左移動，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）因為白磷燃燒放出大量的熱，會使密閉體系內(nèi)氣體壓強增大，所以該實驗中可能出現(xiàn)的問題有：橡皮塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等。