Question

18．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖1所示的裝置，探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，其中A是標(biāo)有以cm為單位的刻度尺、且在0刻度正上方一圓狀缺口處有一圓筒狀玻璃容器（帶橡皮塞B），C為能自由移動的活塞．

他們操作過程如下：
a．檢查裝置的氣密性；
b．將兩個可自由移動的活塞C分別調(diào)整到左右兩邊刻度的10cm處；
c．將過量的銅粉平鋪在惰性電熱板上，塞上橡皮塞B；
d．通電加熱銅粉，待充分反應(yīng)后，冷卻到原來的溫度，記錄兩活塞C之間的距離為h；
e．根據(jù)數(shù)據(jù)h列出公式，計算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．
（注：A容器內(nèi)的固態(tài)物質(zhì)、惰性電熱板、活塞部分所占體積忽略不計，活塞與玻璃容器之間的摩擦力也忽略不計）
（1）檢查裝置氣密性的方法是分別移動兩活塞C到左右兩邊刻度為10cm處，塞緊橡皮塞B，雙手將兩活塞C向里推，使活塞之間的距離縮小，然后松手，活塞向外移動，直到兩活塞C的距離為20cm時停止移動，說明裝置氣密性好．
（2）b～d的實驗步驟中兩活塞之間的距離h具體變化情況是h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時保持不變．
（3）空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的計算公式（含字母h）為$\frac{20cm-h}{20cm}$．
（4）如果在操作d中惰性電熱板沒有冷卻到原來溫度，則e操作中計算出的實驗結(jié)果比理論值偏�。ā按蟆被颉靶　保�．
（5）該裝置和圖2比，優(yōu)點是實驗結(jié)果更準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意“將兩個可自由移動的活塞C分別調(diào)整到左右兩邊刻度的10cm處”，則可推測兩活塞C的距離應(yīng)為20cm，才能證明氣密性好；
（2）考慮銅與空氣中的氧氣反應(yīng)、空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)進行分析；
（3）考慮銅反應(yīng)消耗的氧氣，故可用含字母h的公式，進行分析；
（4）如果在操作d中惰性電熱板沒有冷卻到原來溫度，則h值偏大進行解答；
（5）根據(jù)環(huán)保性等分析．

解答 解：（1）根據(jù)題意“將兩個可自由移動的活塞C分別調(diào)整到左右兩邊刻度的10cm處”，則可推測兩活塞C的距離應(yīng)為20cm，才能證明氣密性好，故松手活塞向外移動，直到兩活塞C的距離為20cm時停止移動，說明裝置氣密性好．
（2）b-d的實驗步驟中，銅與空氣中的氧氣反應(yīng)，而空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為五分之一，故兩活塞之間的距離h具體變化情況是h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時保持不變．
（3）空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的計算公式（含字母h）為 $\frac{20cm-h}{20cm}$．
（4）如果在操作d中惰性電熱板沒有冷卻到原來溫度，則h值偏大，根據(jù)$\frac{20cm-h}{20cm}$，則e操作中計算出的實驗結(jié)果比理論值偏�。�
（5）該裝置比圖2裝置始終密封，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確或無污染等
故答案為：
（1）20．
（2）h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時保持不變．
（3）$\frac{20cm-h}{20cm}$；
（4）小；
（5）實驗結(jié)果更準(zhǔn)確或無污染等（只要答到一點、合理即給分）

點評 本題主要考查用銅粉測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，難度稍大．此題在用紅磷和集氣瓶測定氧氣在空氣中體積分?jǐn)?shù)的實驗的基礎(chǔ)上做了改進，但反應(yīng)原理是相同的，同學(xué)們可參照原來的實驗進行解答此題．