Question

小宇同学对上题实验进行了改进，方案如下：

将过量的白磷放入容积为40mL的试管中，用橡胶塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的注射器连接，如图所示（白磷所占体积忽略不计）。

（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞的前沿从30mL刻度处推至20mL刻度处，松手后若活塞仍能返回至______mL刻度处，则说明_________。

（2）夹紧弹簧夹，加热白磷使其充分反应，试管冷却后再松开弹簧夹，活塞向左移动，最终停留在________mL处。

（3）若不使用弹簧夹，加热白磷充分反应后冷却，可观察到活塞先向_____（选填“左”或“右”）移动，原因是______；最终活塞稳定在________mL处。

（4）若按小宇的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如：______。

（5）小瑞同学也对上题实验进行了改进，将红磷替换成了蜡烛进行测定空气中氧气体积分数的实验。他认为蜡烛更环保，而且取用方便。请评价小瑞改进实验的可行性和准确性。

可行性评估：____________；准确性评估：____________。

Answer

30mL 装置于气密性良好 22mL 右 白磷燃烧产生热量使试管内空气膨胀 16mL 白磷燃烧，气体积迅速膨胀，气压增大，可能使试管的橡皮塞被喷出或注射器活塞被喷出，也可能导致试管破裂。 蜡烛燃烧虽然能与氧气反应，消耗氧气，但同时又产生二氧化碳气体，使瓶内气压变化不大，所以用蜡烛替换红磷做实验不可行。 因为二氧化碳能溶于水，但溶解的量比较少，当松开弹簧夹时，可能有少量水被倒吸进入瓶中，水的体积与空气中氧气的体积相差比较大，所以用这种方法测量结果不准确。

【解析】

本题是对上一题进行实验改进，利用注射器的读数来判断空气中氧气的含量。

（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞的前沿从30mL刻度处推至20mL刻度处，松手后若活塞仍能返回至30mL刻度处，则说明装置于气密性良好。

（2）白磷燃烧消耗了氧气，被消耗氧气的体积按约占空气体积的1/5进行计算： ，活塞向左移动8mL，最终停留在20mL -8mL=12 mL处。

（3）若不使用弹簧夹，加热白磷燃烧，产生热量使试管内空气膨胀，压强增大，可观察到活塞先向右移动，当试管冷却，氧气被消耗，压强减小，活塞又向左移动。此时消耗氧气的是试管内的氧气和注射器内的氧气，体积为：，最终活塞稳定在30mL-14 mL=16 mL处。

（4）白磷燃烧，气体积迅速膨胀，气压增大，可能使试管的橡皮塞被喷出或注射器活塞被喷出，也可能导致试管破裂。（5）蜡烛燃烧虽然能与氧气反应，消耗氧气，但同时又产生二氧化碳气体，使瓶内气压变化不大，所以用蜡烛替换红磷做实验不可行；因为二氧化碳能溶于水，但溶解的量比较少，当松开弹簧夹时，可能有少量水被倒吸进入瓶中，水的体积与空气中氧气的体积相差比较大，所以用这种方法测量结果不准确。