Question

9．為測定空氣中氧氣的含量，小華同學打算設計如下方案：選用實際容積為40mL的試管作反應容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖的實驗裝置．假設此實驗能夠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：裝置的氣密性好；
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．可觀察到的現象是活塞先向右移動，最終穩定在約約在12mL的刻度線上
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻．可觀察到的現象為活塞先向右移動，最終穩定在約8mL的刻度線上．
（4）若按小華的設想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發生危險，造成實驗失敗．例如：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等．

Answer 1

分析 根據紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作步驟、實驗現象、實驗結論和注意事項分析，在（2）和（3）兩問中，注意被消耗的氧氣是試管內的還是試管和注射器內的空氣體積的$\frac{1}{5}$．

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；
故答案為：（1）裝置的氣密性好；（2）活塞先向右移動，最終穩定在約約在12mL的刻度線上；（3）活塞先向右移動，最終穩定在約8mL的刻度線上．

點評 本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及對實驗優缺點的分析評價，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．