Question

【題目】小宇同學對上題實驗進行了改進，方案如下：

將過量的白磷放入容積為40mL的試管中，用橡膠塞塞緊試管，通過導管與實際容積為60mL且潤滑性很好的注射器連接，如圖所示（白磷所占體積忽略不計）。

（1）實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞的前沿從30mL刻度處推至20mL刻度處，松手后若活塞仍能返回至______mL刻度處，則說明_________。

（2）夾緊彈簧夾，加熱白磷使其充分反應，試管冷卻后再松開彈簧夾，活塞向左移動，最終停留在________mL處。

（3）若不使用彈簧夾，加熱白磷充分反應后冷卻，可觀察到活塞先向_____（選填“左”或“右”）移動，原因是______；最終活塞穩定在________mL處。

（4）若按小宇的設想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發生危險，造成實驗失敗。例如：______。

（5）小瑞同學也對上題實驗進行了改進，將紅磷替換成了蠟燭進行測定空氣中氧氣體積分數的實驗。他認為蠟燭更環保，而且取用方便。請評價小瑞改進實驗的可行性和準確性。

可行性評估：____________；準確性評估：____________。

Answer 1

【答案】30mL 裝置于氣密性良好 22mL 右 白磷燃燒產生熱量使試管內空氣膨脹 16mL 白磷燃燒，氣體積迅速膨脹，氣壓增大，可能使試管的橡皮塞被噴出或注射器活塞被噴出，也可能導致試管破裂。 蠟燭燃燒雖然能與氧氣反應，消耗氧氣，但同時又產生二氧化碳氣體，使瓶內氣壓變化不大，所以用蠟燭替換紅磷做實驗不可行。 因為二氧化碳能溶于水，但溶解的量比較少，當松開彈簧夾時，可能有少量水被倒吸進入瓶中，水的體積與空氣中氧氣的體積相差比較大，所以用這種方法測量結果不準確。

【解析】

本題是對上一題進行實驗改進，利用注射器的讀數來判斷空氣中氧氣的含量。

（1）實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞的前沿從30mL刻度處推至20mL刻度處，松手后若活塞仍能返回至30mL刻度處，則說明裝置于氣密性良好。

（2）白磷燃燒消耗了氧氣，被消耗氧氣的體積按約占空氣體積的1/5進行計算： ，活塞向左移動8mL，最終停留在20mL -8mL=12 mL處。

（3）若不使用彈簧夾，加熱白磷燃燒，產生熱量使試管內空氣膨脹，壓強增大，可觀察到活塞先向右移動，當試管冷卻，氧氣被消耗，壓強減小，活塞又向左移動。此時消耗氧氣的是試管內的氧氣和注射器內的氧氣，體積為：，最終活塞穩定在30mL-14 mL=16 mL處。

（4）白磷燃燒，氣體積迅速膨脹，氣壓增大，可能使試管的橡皮塞被噴出或注射器活塞被噴出，也可能導致試管破裂。（5）蠟燭燃燒雖然能與氧氣反應，消耗氧氣，但同時又產生二氧化碳氣體，使瓶內氣壓變化不大，所以用蠟燭替換紅磷做實驗不可行；因為二氧化碳能溶于水，但溶解的量比較少，當松開彈簧夾時，可能有少量水被倒吸進入瓶中，水的體積與空氣中氧氣的體積相差比較大，所以用這種方法測量結果不準確。