Question

8．為測定空氣中氧氣的含量，小華同學打算設計如下方案：選用實際容積為50mL的具支試管作反應容器，將過量的銅粉放入試管，用橡皮塞塞緊具支試管，通過導管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖的實驗裝置．請回答下列問題：
（1）實驗前，將注射器活塞前沿從30mL刻度處推至20mL刻度處，
然后松開手，若活塞仍能返回至30mL刻度處，則說明裝置的氣密性好；
（2）實驗開始時，注射器活塞前沿停在30mL的刻度線上，用酒精燈加熱銅粉，會看到試管內固體由紅色變?yōu)楹谏�，等到具支試管冷卻后觀察，活塞前沿約停在14mL的刻度線上．
（3）在實驗加熱過程中，緩慢推動注射器活塞的目的是使空氣中的氧氣充分反應．
（4）具支試管上固定小氣球的作用防止橡膠塞彈出、注射器活塞彈出等．
（5）寫出該實驗的化學反應方程式2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO．

Answer 1

分析 本題是測定空氣中氧氣的含量，我們常用加熱銅粉的方法，因為銅燃燒生成黑色固體氧化銅，幾乎不占空間，使得內外產生氣壓差，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．如圖所示，試管和注射器內空氣的總體積為80毫升，可以根據氧氣約占空氣體積的五分之一，來推算活塞的位置．

解答 解：（1）打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從30mL刻度處推至20mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至30mL刻度處，則說明該裝置嚴密，故答案為：裝置的氣密性好；
（2）如圖所示，試管和注射器內空氣的總體積為80毫升，用酒精燈加熱銅粉，會看到試管內固體由紅色變?yōu)楹谏��?0毫升空氣中氧氣的體積為80mL×$\frac{1}{5}$=16mL，因此等到具支試管冷卻后觀察，活塞向右移動16毫升，活塞前沿約停在14mL的刻度線上．故答案為：固體由紅色變?yōu)楹谏��?4；
（3）在實驗加熱過程中，為使空氣中的氧氣充分反應，應交替緩慢推動兩個注射器活塞．故答案為：使空氣中的氧氣充分反應；
（4）為防止橡膠塞彈出、注射器活塞彈出等，應在具支試管上固定小氣球．故答案為：防止橡膠塞彈出、注射器活塞彈出等；
（5）銅和氧氣在加熱的條件下反應生成氧化銅，化學反應方程式為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO
答案：
（1）裝置的氣密性好；
（2）固體由紅色變?yōu)楹谏��?4；
（3）使空氣中的氧氣充分反應；
（4）防止橡膠塞彈出、注射器活塞彈出等；
（5）2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO．

點評 本考點是用銅粉測定氧氣在空氣中的體積分數，屬于實驗方法和過程的探究．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據設計的步驟中不同的現象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現在填空題和實驗題中．合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．