Question

16．選用實際容積為40mL的試管作反應容器，將過量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管口，通過導管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器相連組成如下圖的實驗裝置．假設(shè)此實驗能按照小華的設(shè)想正常進行，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）．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．
整個過程可觀察到的現(xiàn)象為：注射器活塞向左運動，最終活塞前沿停留在12mL處．
（2）．若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結(jié)束，試管冷卻．整個過程可觀察到的現(xiàn)象為：活塞先向右移動后向左移動，最終停留在注射器的8mL刻度處．

Answer 1

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）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，這時白磷燃燒消耗掉的只是試管內(nèi)的氧氣為40mL×$\frac{1}{5}$=8mL，所以活塞應停在20mL-8mL=12mL的刻度處；故填：注射器活塞向左運動；12；
（2）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，首先氣體受熱體積膨脹，活塞向右移動，隨著反應結(jié)束氧氣的消耗與溫度的降低，壓強減小，活塞又向左移動；白磷實際消耗掉的是試管（40mL）和注射器（20mL）內(nèi)的氧氣為（40mL+20mL）×$\frac{1}{5}$=12mL，所以活塞應停在20mL-12mL=8mL的刻度處；故填：活塞先向右移動后向左移動，最終停留在注射器的8mL刻度處．

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．