Question

5．为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际 容积为40ml的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧管口，通过导管与实际容积为60ml且润滑性能好的注射器组成如图所示的实验装置，假设此实验能按设想正常进行且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，回答：
（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20ml刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明整个装置都不漏气．
（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹．可观察到的现象为白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿约在12mL的刻度线上．
（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却．可观察到的现象为白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上．
（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败．例如白磷量不足，装置气密性不好，未冷却到室温就读数
（5）写出白磷在空气中燃烧的文字表达式：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷属于化合反应（填化合或分解）

Answer 1

分析 本题是测定氧气在空气中的体积分数的实验探究，要把空气中的氧气消耗掉，在本实验中用的是过量的白磷，燃烧后的生成物是固体，不需要占很大的空间．本实验中用的是40mL的试管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器，并且活塞在20mL处，有助于反应结束后计算体积．要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②白磷足量；③必须冷却到室温再读数．

解答 解：（1）打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明整个装置都不漏气；故填：整个装置都不漏气；
（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷燃烧，产生白烟，这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为40mL×1/5=8mL，所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处；故填：白磷燃烧，产生白烟；活塞前沿约在12mL的刻度线上；
（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷燃烧，产生白烟，白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为（40mL+20mL）×1/5=12mL，所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处；故填：白磷燃烧，产生白烟；活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上；
（4）因为白磷在密闭容器内燃烧产生热量使气体膨胀，可能会使橡胶塞弹出、试管爆裂、不使用弹簧夹可能会使注射器活塞弹出等，造成实验失败；故填：白磷量不足；装置气密性不好；未冷却到室温就读数；
（5）磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；故填：磷+氧气$\stackrel{点燃}{→}$五氧化二磷；化合．

点评 本题主要考查实验测定空气中氧气含量的原理及可能造成实验失败的原因的分析，解此类问题时关键是分析清楚实验原理，了解实验过程中的注意事项．