Question

12．為測(cè)定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計(jì)如下方案：選實(shí)際容積為40毫升的試管做反應(yīng)容器．將過(guò)量白磷放入試管中，用橡皮塞塞緊試管口，通過(guò)導(dǎo)管與實(shí)際容積為60毫升，且潤(rùn)滑性很好的針筒注射劑組成如左圖． 假設(shè)此實(shí)驗(yàn)?zāi)馨葱∪A的設(shè)想正常進(jìn)行且白磷和導(dǎo)管內(nèi)空氣所占體積忽略不計(jì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①驗(yàn)錢(qián)前，打開(kāi)彈簧夾，將注射劑的活塞前遠(yuǎn)沿從20毫升推至15毫升刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20毫升刻度處，則說(shuō)明裝置不漏氣
②若現(xiàn)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(kāi)彈簧夾，可觀察到注射器活塞停留在12 ml處
③若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)后，試管冷卻，可觀察到注射器活塞停留在8 ml處
④若按小華的設(shè)想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際遇到諸多問(wèn)題而發(fā)生危險(xiǎn)，造成實(shí)驗(yàn)失�。�如橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若發(fā)現(xiàn)實(shí)際減少的體積比理論值偏小，請(qǐng)幫助小芮分析一下，可能的原因是（寫(xiě)出一條）白磷的量不足等．

Answer 1

分析 本題是測(cè)定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因?yàn)榱兹紵�生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結(jié)論．因此在選擇可燃物時(shí)，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)．保證本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：①裝置氣密性好；②白磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)．如圖所示，試管和注射器內(nèi)空氣的總體積為60毫升，可以根據(jù)氧氣約占空氣體積的五分之一，來(lái)推算活塞的位置．

解答 解：①打開(kāi)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(kāi)手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明該裝置不漏氣；
②由于白磷燃燒消耗了容積為40mL的試管內(nèi)空氣的$\frac{1}{5}$，也就是8mL（即40mL×$\frac{1}{5}$）；所以活塞所處的刻度值為20mL-8mL=12mL；
③試管和注射器內(nèi)空氣的總體積為60毫升，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻，活塞向左移動(dòng)12毫升，因此活塞固定在20mL-12mL=8mL處；
④因?yàn)榘琢自诿荛]容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量使氣體膨脹，可能會(huì)使橡膠塞彈出、試管爆裂、不使用彈簧夾可能會(huì)使注射器活塞彈出等，造成實(shí)驗(yàn)失敗．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若發(fā)現(xiàn)實(shí)際減少的體積比理論值偏小，請(qǐng)幫助小芮分析一下，可能的原因是白磷的量不足等．
故答為：①裝置不漏氣；②12；③8；④橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等，磷的量不足等．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查用白磷測(cè)定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，難度稍大．注意尤其是注射器類(lèi)似的本身內(nèi)部有氣體的可能的干擾就是要強(qiáng)調(diào)對(duì)題意的準(zhǔn)確把握．