Question

某研究性学习小组设计了如图所示的装置，探究空气中氧气的体积分数，其中A是底面积为50cm²、高20cm的圆筒状玻璃容器（带密封盖），上面标有以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管（其它辅助装置略）．
他们的操作过程如下：
a．检查装置的气密性；
b．加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处；
c．将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖；
d．通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整B的高度使容器
A、B中的液面保持水平，记录液面刻度．
（注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计）
（1）在操作a中检查装置气密性的方法是

 

．
（2）在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是

 

（填字母）．
A．红磷，B．木炭，C．铁粉
（3）在操作d结束时，装置A中液面的刻度约为

 

cm（填整数）．如果在操作d结束时，装置A中液面刻度在11cm处，则实验结果比理论值

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（4）该小组中有同学提出，用木炭代替铜粉也能测定空气中氧气的体积分数，只要将水换成一种溶液，则该溶液是

 

，其原因是（用化学方程式表示）

 

．

Answer 1

分析：只有熟悉用铜粉、铁粉和红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，才能正确解答本题．

解答：解：（1）在操作a中检查装置气密性的方法是由B装置中玻璃管的敞口出加入水，并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处，静置一会儿后观察A中液面若仍然在15cm处，则说明装置的气密性良好．
（2）选项中只有木炭与氧气反应能产生气体，因此不能用木炭代替铜粉．故选B．
（3）液面至A装置的15cm刻度处后，A装置内气体的高度为15cm，其中氧气约占15cm×

1

5

=3cm．因此反应完成后，A中液面应上升至15cm-3cm=12cm处．
若液面升至11cm处，则15cm-11cm=4cm＞3cm．说明实验结果比理论值偏大．
（4）由于木炭与氧气反应生成了二氧化碳气体，二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水．
该反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
故答案为：
（1）由B装置中玻璃管的敞口出加入水，并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处，静置一会儿后观察A中液面若仍然在15cm处，则说明装置的气密性良好．
（2）B．
（3）12；偏大．
（4）氢氧化钠溶液；CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．

点评：本题主要考查用铜粉、铁粉和红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，难度稍大．