Question

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的氣體體積忽略不計，請回答下列問題：

　　(1)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：____；
　　(2)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：____；
　　(3)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.可觀察到的現象為：____；
　　(4)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

(1)裝置的氣密性好 (2)白磷燃燒，產生白煙，活塞前沿約在12mL的刻度線上
　　(3)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
　　(4)橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等

分析：只有熟悉用紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，才能正確解答本題．
解答：解：（1）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；
（2）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×=8mL，所以活塞應停在20mL-8mL=12mL的刻度處；
（3）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20mL的氧氣為（40mL+20mL）×=12mL，所以活塞應停在20mL-12mL=8mL的刻度處；
（4）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．
故答案為：
（1）裝置的氣密性好
（2）白磷燃燒，產生白煙，活塞前沿約在12mL的刻度線上
（3）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
（4）橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等