Question

【題目】為測定空氣中氧氣的含量，小華同學打算設計如下方案：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，通過導管與實際容積為60mL且滑潤性很好的針筒注射器組成如圖的實驗裝置。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的氣體體積忽略不計，請回答下列問題：

（1）白磷燃燒的化學方程式為_____。

（2）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20mL刻度處，則說明：_____。

（3）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。可觀察到注射器活塞停留在_____mL刻度處。

（4）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻。整個實驗過程中可觀察到的現象為：_____、_____。

（5）若按小華的設想進行實驗，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】4P+5O22P2O5 裝置的氣密性好 12 白磷燃燒，產生白煙 活塞先向右移動，最終穩定在約8mL的刻度線上 橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等

【解析】

本題是測定氧氣在空氣中的體積分數的實驗探究，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。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。

（1）白磷燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：，故填：。

（2）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；故填：裝置的氣密性好。

（3）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的氧氣為40mL×1/5=8mL，所以活塞應停在20mL-8mL=12mL的刻度處；故填：12。

（4）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，白磷燃燒，產生白煙，而白磷實際消耗掉的是試管40mL和注射器內20mL的氧氣為（40mL+20mL）×1/5=12mL，所以活塞應停在20mL-12mL=8mL的刻度處；故填：白磷燃燒，產生白煙；活塞先向右移動，最終穩定在約8mL的刻度線上。

（5）因為白磷在密閉容器內燃燒產生熱量使氣體膨脹，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。故填：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等。