Question

【題目】為測定空氣中氧氣的含量，小杜和小毛同學分別設計如下方案：

小杜：采用如圖裝置進行實驗。請回答：

（1）紅磷在集氣瓶中燃燒的符號表達式為________________________________________。

（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）小華同學查閱資料后發現：二氧化碳氣體能與澄清石灰水反應，產生白色沉淀。于是他認為將集氣瓶中的水換成適量的澄清石灰水，再將紅磷換成炭粉，該實驗也能成功，你認為小華同學的猜想是否正確？_______（填“是”或“否”），理由是___________________。

小毛：采用圖2裝置進行實驗。

方案：選用實際容積為40 mL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，通過導管與潤滑性很好的針筒注射器組成如圖的實驗裝置。假設此實驗能按照小毛的設想正常進行，且白磷所占體積與導管內的氣體體積忽略不計

（4）用小毛設計完成實驗時：實驗前，打開彈簧夾，將注射器的活塞前沿從20 mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，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，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾。可觀察到的現象為____________________________________；若不夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻后再松開彈簧夾。可觀察到的現象為________________________________________。

（5）圖2的設計操作與圖1比較，其優點是__________________________________。

（6）若按小毛的設想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發生危險，造成實驗失敗。

例如_____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】P+O2P2O5氣密性不良好紅磷不足量否由于氫氧化鈣微溶于水，不能將生成的二氧化碳完全吸收裝置的氣密性好活塞最終穩定在約12mL的刻度線上活塞最終穩定在約8mL的刻度線上減少空氣污染，容易讀數橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等

【解析】

（1）磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，符號表達式為：P+O2P2O5；

（2）集氣瓶中的液面不能上升五分之一，可能的原因是氣密性不良好、紅磷不足量、反應不充分、未等到冷卻至室溫就在打開止水夾；

（3）木碳燃燒生成了二氧化碳，二氧化碳能與氫氧化鈣溶液反應，但是由于氫氧化鈣微溶于水，不能將生成的二氧化碳完全吸收，所以小華同學的猜想不正確；

（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，然后根據氧氣約占空氣總體積的五分之一，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的氧氣之和，60mL的五分之一，即12mL，可觀察到的現象為：活塞最終穩定在約8mL的刻度線上；

（5）圖2的設計操作與圖1比較，它可以防止磷燃燒產生的白煙散逸到空氣中，再就是裝置的刻度更清楚，讀數更容易；

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