Question

為了測定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計如下乙方案：選用容積為40mL的試管作為反應(yīng)容器，將過量的紅磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導(dǎo)管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖所示的實驗裝置．假設(shè)此實驗?zāi)軌虬凑招∪A的設(shè)想正常進行，白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)氣體體積忽略不計，且兩個容器間得導(dǎo)管足夠粗，保持空氣正常流動．請回答下列問題：

（1）實驗前，應(yīng)檢查裝置的氣密性，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

 

，則說明裝置氣密性良好．
（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，可觀察到的現(xiàn)象為

 

，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾．發(fā)現(xiàn)注射器活塞停在

 

刻度處，該實驗得出的結(jié)論是

 

．
（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻．最后注射器活塞最終停留在

 

刻度處．
（4）乙裝置和甲裝置相比較具有更大的優(yōu)點是

 

（5）下列實驗操作，不會對小華的實驗結(jié)果造成影響的是

 

A、裝置有點漏氣      B、白磷的量不足       C、用干燥的紅磷代替白磷做實驗．

Answer 1

考點：空氣組成的測定

專題：空氣與水

分析：本題是測定氧氣在空氣中的體積分數(shù)的實驗探究，要把空氣中的氧氣消耗掉，在本實驗中用的是過量的白磷，燃燒后的生成物是固體，不需要占很大的空間．本實驗中用的是40mL的試管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器，并且活塞在20mL處，有助于反應(yīng)結(jié)束后計算體積．要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②白磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)．還要注意防止試管受熱不均或氣體體積受熱膨脹過大，從而造成試管炸裂．

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，可觀察到的現(xiàn)象為白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，燃燒結(jié)束，這時白磷燃燒消耗掉的只是試管內(nèi)的氧氣為40mL×

1

5

=8mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-8mL=12mL的刻度處，該實驗得出的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的五分之一；
（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(nèi)20mL的氧氣為（40mL+20mL）×

1

5

=12mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-12mL=8mL的刻度處；
（4）圖2的設(shè)計操作與圖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)更準(zhǔn)確；
（5）裝置漏氣、白磷的量不足會導(dǎo)致測定的空氣中氧氣的體積分數(shù)小于2l%，用干燥的紅磷代替白磷做實驗對測量結(jié)果沒有影響；
故答案為：（1）活塞仍能返回20ml刻度處；（2）白磷燃燒，放出大量熱，產(chǎn)生大量白煙；12ml；氧氣約占空氣體積的五分之一；（3）8ml；（4）實驗在密閉體系中進行，減少了空氣污染，讀數(shù)更準(zhǔn)確；（5）C．

點評：本題主要考查實驗測定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實驗失敗的原因的分析，解此類問題時關(guān)鍵是分析清楚實驗原理，了解實驗過程中的注意事項．