题目内容
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40 mL的试管作反应容器,将过量的白磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管,通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图的实验装置。假设此实验能够按照小华的设想正常进行,且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计,请回答下列问题:
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(1)实验前,打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20 mL刻度处推至15 mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20 mL刻度处,则说明
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(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
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(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___________________________________________ ;
(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:_________________________________________________ 。
(1)装置的气密性好
(2)白磷燃烧,产生白烟,活塞前沿约在12 mL的刻度线上
(3)白磷燃烧,产生白烟,活塞先向右移动,最终稳定在约8 mL的刻度线上
(4)橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等
【解析】试题分析:空气中氧气约占其体积的五分之一,测定时可以使用磷燃烧消耗氧气使瓶内压强减小的方法来实现。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,还要注意防止试管受热不均或气体体积受热膨胀过大,从而造成试管炸裂。
(1)打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20 mL刻度处推至15 mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20 mL刻度处,则说该装置不漏气;
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,这时白磷燃烧消耗掉的只是试管里的氧气,为:40mL/5=8mL,所以活塞应停在20mL—8mL=12mL的刻度处;
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,白磷燃烧放出大量的热,使试管中的压强大于外界压强,活塞向右移动,反应消耗了氧气,冷却后活塞从右向左移动;由于白磷实际消耗掉的是试管(40mL)和注射器内(20mL)的氧气,为:(40mL+20mL)/5=12mL,所以活塞应停在20mL—12mL==8mL的刻度处;
(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、注射器活塞弹出等,造成实验失败。
考点:测定空气里氧气含量的探究
点评:只有熟悉用磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项,才能正确解答本题。