Question

【题目】为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且滑润性很好的针筒注射器组成如图的实验装置。假设此实验能够按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题：

（1）白磷燃烧的化学方程式为_____。

（2）实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回20mL刻度处，则说明：_____。

（3）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到注射器活塞停留在_____mL刻度处。

（4）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。整个实验过程中可观察到的现象为：_____、_____。

（5）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败，例如：_____。

Answer 1

【答案】4P+5O22P2O5 装置的气密性好 12 白磷燃烧，产生白烟 活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上 橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等

【解析】

本题是测定氧气在空气中的体积分数的实验探究，要把空气中的氧气消耗掉，在本实验中用的是过量的白磷，燃烧后的生成物是固体，不需要占很大的空间。本实验中用的是40mL的试管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器，并且活塞在20mL处，有助于反应结束后计算体积。要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②白磷足量；③必须冷却到室温再读数。还要注意防止试管受热不均或气体体积受热膨胀过大，从而造成试管炸裂。

（1）白磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：，故填：。

（2）打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明整个装置都不漏气；故填：装置的气密性好。

（3）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为40mL×1/5=8mL，所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处；故填：12。

（4）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷燃烧，产生白烟，而白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为（40mL+20mL）×1/5=12mL，所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处；故填：白磷燃烧，产生白烟；活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上。

（5）因为白磷在密闭容器内燃烧产生热量使气体膨胀，可能会使橡胶塞弹出、试管爆裂、不使用弹簧夹可能会使注射器活塞弹出等，造成实验失败。故填：橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等。