Question

9．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且润滑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）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：装置的气密性好；
（2）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．可观察到的现象是活塞先向右移动，最终稳定在约约在12mL的刻度线上
（3）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．可观察到的现象为活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上．
（4）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：橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等．

Answer 1

分析 根据红磷测定空气组成的实验原理、操作步骤、实验现象、实验结论和注意事项分析，在（2）和（3）两问中，注意被消耗的氧气是试管内的还是试管和注射器内的空气体积的$\frac{1}{5}$．

解答 解：（1）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；
（2）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×$\frac{1}{5}$=8mL，所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处；
（3）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（40mL+20mL）×$\frac{1}{5}$=12mL，所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处；
故答案为：（1）装置的气密性好；（2）活塞先向右移动，最终稳定在约约在12mL的刻度线上；（3）活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上．

点评 本题主要考查实验测定空气中氧气含量的原理及对实验优缺点的分析评价，解此类问题时关键是分析清楚实验原理，了解实验过程中的注意事项．