Question

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）選用實(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��?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(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

磷+氧氣

點(diǎn)燃

五氧化二磷

．
（2）待燃燒停止，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1/5，你認(rèn)為其原因可能是

裝置漏氣

、

紅磷的量不足

．（寫2點(diǎn)）
（3）如將燃燒匙中紅磷換成炭粉，實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Γ?!--BA-->

不能

（填“能”或“不能”）．
（4）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(shuō)明

裝置的氣密性良好

．
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彈簧夾．
可觀察到的現(xiàn)象為

活塞前沿約在12mL的刻度線上

．
（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)

．
（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)失敗．例如

試管發(fā)生炸裂

．

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(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)?span id="c9vd9xa" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

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

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

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(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

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；
（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）磷+氧氣

點(diǎn)燃

五氧化二磷；
（2）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；
（3）不能；
（4）裝置的氣密性好；活塞最終穩(wěn)定在約12mL的刻度線上；
（5）減少空氣污染，容易讀數(shù)；
（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)．