Question

10．某化學興趣小組的同學對教材中“測定空氣里氧氣含量”的實驗進行了大膽改進，設計了如圖所示的實驗裝置．請你積極參與，并回答相關的問題．
（1）上述實驗的主要操作步驟如下：
①將試管放入盛熱水的燒杯中，反復推拉注射器；
②檢查裝置氣密性；
③待試管冷卻后觀察注射器讀數(shù)；
④將少量白磷裝入試管，注射器活塞置于20mL刻度處，按圖示的方式連接好．正確的實驗操作順序是②④①③（填序號）．
（2）試管中的白磷發(fā)生燃燒反應的文字表達式為磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷．
（3）反復推拉注射器的目的是使白磷和氧氣充分接觸，將裝置中空氣中的氧氣全部消耗．
（4）若測得試管的容積為40mL，實驗完成后，理論上，注射器活塞將從20mL刻度處最終前移到約為8mL刻度處才停．若停的刻度有誤差，則造成這種現(xiàn)象的可能原因是沒有冷卻就讀數(shù)，紅磷的量不足等（注：不考慮裝置氣密性）．
（5）該實驗裝置相對于教材中的裝置有哪些優(yōu)點？誤差少或無污染（答一條）．
（6）該實驗可能會存在危險隱患，請你幫他指出來：白磷燃燒時放出大量的熱，導致試管中的氣體急劇膨脹，可能導致橡皮塞飛出．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗操作步驟：①裝置氣密性好；②裝藥品連接好儀器裝置；③使白磷燃燒消耗裝置中的氧氣；④要冷卻至室溫再讀數(shù)解答；
（2）根據(jù)白磷燃燒是白磷和氧氣在點燃的條件先反應生成五氧化二磷書寫；
（3）根據(jù)使白磷和氧氣充分反應，將裝置中空氣中的氧氣全部消耗解答．
（4）根據(jù)氧氣約占空氣體積的五分之一分析；根據(jù)對實驗結果造成影響的因素：裝置是否漏氣、藥品量足否、是否等到裝置冷卻到室溫，就打開彈簧夾；進行分析解答；
（5）根據(jù)該實驗裝置能夠減小伸入紅磷造成的空氣外逸等誤差進行分析．
（6）根據(jù)燃燒放熱分析．

解答 解：（1）實驗操作步驟：①裝置氣密性好；②裝藥品連接好儀器裝置；③使白磷燃燒消耗裝置中的氧氣；④要冷卻至室溫再讀數(shù)，故答案：②④①③；
（2）白磷燃燒是白磷和氧氣在點燃的條件先反應生成五氧化二磷；故答案：磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；
（3）反復推拉注射器的目的：使白磷和氧氣充分反應，將裝置中空氣中的氧氣全部消耗；故答案：使白磷和氧氣充分接觸，將裝置中空氣中的氧氣全部消耗．（4）反應消耗掉的是試管內(nèi)的氧氣，包含注射器內(nèi)的部分，所以消耗氧氣是40mL+20mL的1/5，即12mL，所以注射器活塞應該向左滑動到“8”；沒有冷卻就讀數(shù)，氣體體積膨脹，測得的氧氣的體積分數(shù)偏��；紅磷的量不足，氧氣有剩余，測得的氧氣的體積分數(shù)偏�。�故答案為：8；沒有冷卻就讀數(shù)，紅磷的量不足等，
（5）用電熱棒引燃紅磷，不需要打開瓶塞，空氣出不來也進不去，測量比較準確．用酒精燈引燃紅磷，紅磷燃燒生成了五氧化二磷進入空氣會污染空氣，由于磷燃燒放出大量的熱，打開瓶塞時容易使空氣受熱而逸出．所以實驗的優(yōu)點是：誤差少或無污染．故答案為：誤差少或無污染．
（6）若圖進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發(fā)生危險，造成實驗失敗．例如白磷燃燒時放出大量的熱，導致試管中的氣體急劇膨脹，可能導致橡皮塞飛出，發(fā)生安全事故．故答案為：白磷燃燒時放出大量的熱，導致試管中的氣體急劇膨脹，可能導致橡皮塞飛出．

點評 本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用燃燒紅磷或白磷的方法，因為磷燃燒生成白色固體五氧化二磷，幾乎不占空間，使得內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，從而得到正確的結論．因此在選擇可燃物時，必須考慮到：燃燒的條件；生成物的狀態(tài)；不與空氣中其他物質(zhì)發(fā)生反應．保證本實驗成功的關鍵是：①裝置氣密性好；②紅磷要足量；③要冷卻至室溫再讀數(shù)．