Question

为测定空气中氧气的含量，小华和同学们设计了如图1所示的实验装置．实验时，在两个注射器组成的密闭系统内留有30mL空气．然后给装有细铜丝的玻璃管加热，同时交替慢慢推动注射器活塞，观察实验现象．
（1）利用这种方法可以测定出空气中氧气含量的理由是

加热时引起与铜反应而消耗，减少的体积即为氧气的体积

；同时这个实验还可以证明空气是一种混合物，其理由是

反应后余下不与铜反应的气体，说明空气中含有性质不同的物质为混合物

；
（2）在实验过程中，可观察到铜丝逐渐由

红

色变为

黑

色，发生反应的化学方程式为

2Cu+O₂

△   .

2CuO

；
（3）停止加热冷却至室温，将气体全部推至一个注射器中，其读数应约为

24

mL，但是小华他们的实验结果差别较大，你认为可能的原因是

所用铜丝量不足（或装置漏气等合理均可）

（答出一条即可）；
（4）根据上述实验的原理同学们又设计出如图2所示实验装置，你认为也可以用于测定空气中氧气含量的是

AD

（填编号）．

Answer 1

分析：（1）依据铜在加热条件下可与氧气反应，反应完毕注射器内还有剩余的不与铜反应的气体分析解答；
（2）依据铜是红色、氧化铜是黑色，及铜与氧气的反应原理分析回答；
（3）依据空气中氧气约占空气总体积的五分之一，及实验中测定的数据要受多种因素影响，如装置的气密性必须好，铜丝量要足等进行分析回答；
（4）用来测定空气中氧气含量的方法很多，常用方法是据可燃物消耗空气中的氧气，进入水的体积即是反应的氧气的体积，据此分析解答．

解答：解：（1）铜丝在加热条件下可与氧气反应，所以注射器内减少的体积即为氧气的体积，可用于测定空气中氧气含量；反应完毕注射器内还有剩余的不与铜反应的气体，从而说明空气中物质不只一种，是混合物；
（2）铜和氧气在加热条件下生成氧化铜，方程式是：2Cu+O₂

△   .

2CuO，铜是红色、氧化铜是黑色，所以铜由红色变为黑色；
（3）空气中氧气约占空气总体积的五分之一，所以剩余气体约占空气总体积的五分之四，即30mL×

4

5

=24mL；作此实验，若实验结果差别较大，可能是装置的气密性不好，铜丝量不足，反应不充分等原因造成的；
（4）要测定空气中氧气含量，所用可燃物要能与空气中氧气反应，且不生成气体；AD中红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体，进入水的体积就是减少的氧气的体积；B木炭，C蜡烛燃烧消耗氧气但生成二氧化碳气体，使瓶内气压变化不大，不能测定氧气的体积；
故答案为：（1）加热时引起与铜反应而消耗，减少的体积即为氧气的体积；反应后余下不与铜反应的气体，说明空气中含有性质不同的物质为混合物；
（2）红；黑；2Cu+O₂

△   .

2CuO；
（3）24；所用铜丝量不足（或装置漏气等合理均可）；
（4）AD．

点评：本题考查测定空气中氧气体积分数药品选择、实验原理、误差分析以及实验方案的评价．解答时要熟悉实验原理，并能对实验产生失败的原意从反应物的选择、生成物的状态等粉末做出正确的分析和判断．