Question

【題目】為測定空氣中氧氣的含量，小華和小強同學分別設計如下方案： 小華：采用圖 1 裝置進行實驗（燃燒匙中藥品為紅磷）

小強：（如圖 2）選用實際容積為 40mL 的試管作反應容器，將過量的自磷放入試管，用橡皮 塞塞緊試管，通過導管與實際容積為 60mL 且潤滑性很好的針筒注射器組成如下圖的實驗裝 置．假設此實驗能夠按照小華的設想正常進行，且白磷所占體積與導管內(nèi)的氣體體積忽略不 計，請回答下列問題：

（1）紅磷在集氣瓶中燃燒的現(xiàn)象是_________________________ ，冷卻到室溫打開止水夾后 的現(xiàn)象______________________ ，紅磷燃燒的文字表達___________________________ ；

（2）待燃燒停止，白煙消失并冷卻后，打開止水夾，觀察到進入集氣瓶中水的體積不到總 容積的 1/5，你認為其原因可能是_______________，______________________ ；

（3）如果將燃燒匙中紅磷換成硫粉，實驗能否成功？為什么？_____________

（4）實驗前，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_____；若先夾緊彈簧夾， 用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾，可觀察到的現(xiàn)象是_____； 若不夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾，可觀察到 的現(xiàn)象為_____

（5）圖 2 的設計操作與圖 1 比較，其優(yōu)點是_____

（6）若按小強的設想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失敗，例如：_____、_____、_____等。

Answer 1

【答案】發(fā)出黃白色火焰，放熱，產(chǎn)生大量白煙產(chǎn)生大量白煙燒杯中的水進入集氣瓶，占集氣瓶上方空氣體積的 1/5 左右磷+氧氣五氧化二磷紅磷的量不足裝置漏氣(未等裝置冷卻就打開彈簧機)不能，硫磺燃燒產(chǎn)生二氧化硫是氣體，影響氣壓裝置氣密性良好注射器向左移動到12mL處停止先向右移動，再向左移動到8mL處停止減少空氣污染，結(jié)果更準確橡膠塞彈出試管炸裂注射器活塞彈出來等

【解析】

(1)紅磷在集氣瓶中燃燒，發(fā)出黃白色火焰，放熱，產(chǎn)生大量白煙；觀察到的現(xiàn)象是：水倒吸進入集氣瓶，約占集氣瓶體積的五分之一，因為磷與氧氣反應，消耗了空氣中的氧氣，使內(nèi)外產(chǎn)生壓強差；紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達：磷+氧氣五氧化二磷；

(2)實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的1/5，你認為導致這一結(jié)果的原因可能是裝置漏氣或紅磷的量不足或裝置未完全冷卻就打開止水夾；

(3)若將紅磷換成硫粉，該實驗不能獲得成功，因為硫與氧氣反應，消耗氧氣，但同時又生成二氧化硫氣體，瓶中的壓強無明顯變化；

(4) 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；若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這只是消耗了40mL的試管中空氣中的氧氣，然后根據(jù)氧氣約占空氣總體積的1/5，計算出被消耗氧氣的體積為8mL，進而推測出注射器活塞向左移動8mL；若不夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾，消耗的氧氣應該是試管和注射器內(nèi)的氧氣之和，60mL的五分之一，可觀察到的現(xiàn)象為：活塞最終穩(wěn)定在約8mL的刻度線上；

(5)圖2的試驗裝置設計的優(yōu)點：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)更容易；

(6)因為白磷燃燒放出大量的熱，會使密閉體系內(nèi)氣體壓強增大，所以該實驗中可能出現(xiàn)的問題有：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等。