Question

5．為了測定空氣中氧氣的含量，小華設計了如下方案：選用實際溶劑為40ml的直玻璃管作反應容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞緊直玻璃管，通過導管與實際容積為60mL的且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖所示的實驗裝置．假設此裝置能按照小華的設想正常進行，且白磷所占體積與導管內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，將活塞前沿注射器的從20mL至15mL刻度處，然后松開手，若活塞依舊能回到20mL刻度處，則說明裝置氣密性好；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到冷卻到室溫后打開彈簧夾．可觀察到的現(xiàn)象是注射器的活塞停在12mL；
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈直接給直玻璃管加熱充分燃燒至結束、試管直玻璃管．可觀察到的現(xiàn)象是注射器的活塞先向右移動，然后停在8mL處；
（4）若按照小華的設想進行實驗，實驗可能遇到諸多問題，發(fā)生危險，造成實驗失敗．例如試管發(fā)生炸裂．

Answer 1

分析 本題是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)的實驗探究，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實驗中用的是過量的白磷，燃燒后的生成物是固體，不需要占很大的空間．本實驗中用的是40mL的試管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器，并且活塞在20mL處，有助于反應結束后計算體積．要使本實驗成功，必須注意以下幾點：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大，從而造成試管炸裂．

解答 解：
（1）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，則說明整個裝置都不漏氣；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這時白磷燃燒消耗掉的只是試管內的氧氣為40mL×$\frac{1}{5}$=8mL，所以活塞應停在20mL-8mL=12mL的刻度處；
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，白磷實際消耗掉的是試管40mL和注射器內20mL的氧氣為（40mL+20mL）×$\frac{1}{5}$=12mL，所以活塞應停在20mL-12mL=8mL的刻度處；
（4）因為白磷燃燒放出大量的熱，會使密閉體系內氣體壓強增大，所以該實驗中可能出現(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：試管發(fā)生炸裂（答案合理即可）．
故答案為：
（1）裝置氣密性好；
（2）注射器的活塞停在12mL；
（3）注射器的活塞先向右移動，然后停在8mL處；
（4）試管發(fā)生炸裂

點評 本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實驗失敗的原因的分析，解此類問題時關鍵是分析清楚實驗原理，了解實驗過程中的注意事項．