Question

【题目】朱帅同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图。

该同学的实验步骤如下：①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记。

②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。

③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。

请回答下列问题：

（1）红磷燃烧的符号表达式________________________________。

（2）该实验中红磷需稍过量，目的是________________________。

（3）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是________________，由此可得出空气中氧气的体积约为空气体积的______。

（4）该实验可推论出氮气__________（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质________（填“活泼”或“不活泼”）的结论。

为进一步测定空气中氧气的含量，朱帅打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作为反应容器，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且润滑性很好的针筒注射器组成如下图的实验装置。假设此实验能够按照朱帅的设想正常进行，白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，且两个容器间的导管足够粗，保持空气正常流动。请回答下列问题：

（5）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，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明_______________________；

（6）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。写出活塞运动最终停止的位置： __________________________________ ；

（7）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。写出活塞运动最终停止的位置：____________________________________；

（8）若按朱帅的设想进行实验，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】P+O2P2O5将集气瓶中的氧气消耗完水通过导管倒流进集气瓶中，约占集气瓶总体积的五分之一五分之一难不活泼装置气密性良好12ml刻度处8ml刻度处试管内空气受热膨胀导致活塞冲出等

【解析】

根据测定空气中氧气含量的原理，实验现象等进行分析。

（1）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：P+O2P2O5；

（2）红磷过量，将集气瓶中的氧气消耗完，实验结果更准确；

（3）红磷消耗氧气使装置内外产生压强差，水被吸入占据氧气的空间，步骤③中打开止水夹后观察到的现象是水通过导管倒流到集气瓶中，约占集气瓶总体积的五分之一，由此可得出空气中氧气的体积约为空气体积的五分之一；

（4）实验中当装置内进入水以后，氮气依然能够存在，红磷不能燃烧，该实验可推论出氮气难溶于水和其化学性质不活泼的结论；

（5）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，则说明整个装置气密性良好（或不漏气）；

（6）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 =8mL，所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处；

（7）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为=12mL，所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处；

（8）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。