Question

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：

（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                          ；

（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                                                      ；

（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：_________________________________________________       。

Answer

（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