Question

2．化学实验小组的同学利用下列装置测定空气中氧气的含量．实验步骤如下：

①在硬质玻璃管中加入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，一端用气球封闭一端连接注射器；
②根据酒精灯高度，将连接好的装置固定在铁架台上；
③移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积；
④测量出实验所用硬质玻璃管的容积；
⑤用酒精灯加热铜粉部分，并不断推拉注射器；
⑥停止加热后，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积．
根据以上实验，回答下列问题：
（1）该实验的正确步骤是④①②③⑤⑥（填数字序号）．
（2）该实验测定的原理是：利用铜消耗装置中的氧气，装置中减少的体积即为氧气的体积．
（3）实验时如何测量该硬质玻璃管的容积？一定条件下，向硬质玻璃管中注满水，然后把水注入量筒中，水的体积即为硬质玻璃管的容积．
（4）在实验加热过程中，硬质玻璃管上小气球的作用是缓冲，防止胶塞飞出，不断推拉注射器活塞的目的是使装置中的氧气完全反应．
（5）假设硬质玻璃管的容积为50mL，反应前注射器中气体的体积为20mL，反应后注射器中气体的体积为6mL，则反应消耗的氧气的体积为14mL．由此，可得到的实验结论氧气约占空气总体积的五分之一．
（6）不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，这可能是由什么原因引起的？（答出两点即可）．
①装置漏气；②铜不足．
有些小组测定出空气中氧气的体积分数高于实际数值，原因？（答出两点即可）．
①气球中残留有气体；②读数不准确．

Answer 1

分析 加热条件下，铜和氧气反应生成氧化铜固体；
氧气约占空气总体积的五分之一；
如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败．

解答 解：（1）该实验的正确步骤是：测量出实验所用硬质玻璃管的容积，在硬质玻璃管中加入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，一端用气球封闭一端连接注射器，根据酒精灯高度，将连接好的装置固定在铁架台上，移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积，用酒精灯加热铜粉部分，并不断推拉注射器，停止加热后，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积．
故填：④①②③⑤⑥．
（2）该实验测定的原理是：利用铜消耗装置中的氧气，装置中减少的体积即为氧气的体积．
故填：利用铜消耗装置中的氧气，装置中减少的体积即为氧气的体积．
（3）测量该硬质玻璃管容积的方法是：一定条件下，向硬质玻璃管中注满水，然后把水注入量筒中，水的体积即为硬质玻璃管的容积．
故填：一定条件下，向硬质玻璃管中注满水，然后把水注入量筒中，水的体积即为硬质玻璃管的容积．
（4）在实验加热过程中，硬质玻璃管上小气球的作用是缓冲，防止胶塞飞出，不断推拉注射器活塞的目的是使装置中的氧气完全反应．
故填：缓冲，防止胶塞飞出；使装置中的氧气完全反应．
（5）假设硬质玻璃管的容积为50mL，反应前注射器中气体的体积为20mL，反应后注射器中气体的体积为6mL，则反应消耗的氧气的体积为：20mL-6mL=14mL，氧气约占空气总体积的体积分数为：$\frac{14mL}{50mL+20mL}$=$\frac{1}{5}$，由此，可得到的实验结论是氧气约占空气总体积的五分之一．
故填：14；氧气约占空气总体积的五分之一．
（6）如果装置漏气，铜不足，都能够导致测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值．
故填：装置漏气；铜不足．
如果气球中残留有气体，读数不准确，都能够导致测定出空气中氧气的体积分数高于实际数值．
故填：气球中残留有气体；读数不准确．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．