Question

【題目】朱帥同學(xué)設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖。

該同學(xué)的實驗步驟如下：①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標(biāo)記。

②在帶橡皮塞和導(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝入足量的紅磷，將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞。

③充分反應(yīng)后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾。

請回答下列問題：

（1）紅磷燃燒的符號表達(dá)式________________________________。

（2）該實驗中紅磷需稍過量，目的是________________________。

（3）步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是________________，由此可得出空氣中氧氣的體積約為空氣體積的______。

（4）該實驗可推論出氮氣__________（填“易”或“難”）溶于水和其化學(xué)性質(zhì)________（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論。

為進一步測定空氣中氧氣的含量，朱帥打算設(shè)計如下方案：選用實際容積為40mL的試管作為反應(yīng)容器，將過量的白磷放入試管，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下圖的實驗裝置。假設(shè)此實驗?zāi)軌虬凑罩鞄浀脑O(shè)想正常進行，白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計，且兩個容器間的導(dǎo)管足夠粗，保持空氣正常流動。請回答下列問題：

（5）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_______________________；

（6）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。寫出活塞運動最終停止的位置： __________________________________ ；

（7）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。寫出活塞運動最終停止的位置：____________________________________；

（8）若按朱帥的設(shè)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________________。

Answer 1

【答案】P+O2P2O5將集氣瓶中的氧氣消耗完水通過導(dǎo)管倒流進集氣瓶中，約占集氣瓶總體積的五分之一五分之一難不活潑裝置氣密性良好12ml刻度處8ml刻度處試管內(nèi)空氣受熱膨脹導(dǎo)致活塞沖出等

【解析】

根據(jù)測定空氣中氧氣含量的原理，實驗現(xiàn)象等進行分析。

（1）紅磷在氧氣中燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的符號表達(dá)式為：P+O2P2O5；

（2）紅磷過量，將集氣瓶中的氧氣消耗完，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；

（3）紅磷消耗氧氣使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差，水被吸入占據(jù)氧氣的空間，步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是水通過導(dǎo)管倒流到集氣瓶中，約占集氣瓶總體積的五分之一，由此可得出空氣中氧氣的體積約為空氣體積的五分之一；

（4）實驗中當(dāng)裝置內(nèi)進入水以后，氮氣依然能夠存在，紅磷不能燃燒，該實驗可推論出氮氣難溶于水和其化學(xué)性質(zhì)不活潑的結(jié)論；

（5）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，則說明整個裝置氣密性良好（或不漏氣）；

（6）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 =8mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-8mL=12mL的刻度處；

（7）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=12mL，所以活塞應(yīng)停在20mL-12mL=8mL的刻度處；

（8）白磷在密閉容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量使氣體膨脹，可能會使橡膠塞彈出、試管爆裂、不使用彈簧夾可能會使注射器活塞彈出等，造成實驗失敗。