Question

8．为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为50mL的具支试管作反应容器，将过量的铜粉放入试管，用橡皮塞塞紧具支试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图的实验装置．请回答下列问题：
（1）实验前，将注射器活塞前沿从30mL刻度处推至20mL刻度处，
然后松开手，若活塞仍能返回至30mL刻度处，则说明装置的气密性好；
（2）实验开始时，注射器活塞前沿停在30mL的刻度线上，用酒精灯加热铜粉，会看到试管内固体由红色变为黑色，等到具支试管冷却后观察，活塞前沿约停在14mL的刻度线上．
（3）在实验加热过程中，缓慢推动注射器活塞的目的是使空气中的氧气充分反应．
（4）具支试管上固定小气球的作用防止橡胶塞弹出、注射器活塞弹出等．
（5）写出该实验的化学反应方程式2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO．

Answer 1

分析 本题是测定空气中氧气的含量，我们常用加热铜粉的方法，因为铜燃烧生成黑色固体氧化铜，几乎不占空间，使得内外产生气压差，从而得到正确的结论．因此在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应．保证本实验成功的关键是：①装置气密性好；②红磷要足量；③要冷却至室温再读数．如图所示，试管和注射器内空气的总体积为80毫升，可以根据氧气约占空气体积的五分之一，来推算活塞的位置．

解答 解：（1）打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从30mL刻度处推至20mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至30mL刻度处，则说明该装置严密，故答案为：装置的气密性好；
（2）如图所示，试管和注射器内空气的总体积为80毫升，用酒精灯加热铜粉，会看到试管内固体由红色变为黑色；80毫升空气中氧气的体积为80mL×$\frac{1}{5}$=16mL，因此等到具支试管冷却后观察，活塞向右移动16毫升，活塞前沿约停在14mL的刻度线上．故答案为：固体由红色变为黑色；14；
（3）在实验加热过程中，为使空气中的氧气充分反应，应交替缓慢推动两个注射器活塞．故答案为：使空气中的氧气充分反应；
（4）为防止橡胶塞弹出、注射器活塞弹出等，应在具支试管上固定小气球．故答案为：防止橡胶塞弹出、注射器活塞弹出等；
（5）铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，化学反应方程式为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO
答案：
（1）装置的气密性好；
（2）固体由红色变为黑色；14；
（3）使空气中的氧气充分反应；
（4）防止橡胶塞弹出、注射器活塞弹出等；
（5）2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO．

点评 本考点是用铜粉测定氧气在空气中的体积分数，属于实验方法和过程的探究．这类探究实验要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考、去探究，从而回答题目给出的问题．本考点主要出现在填空题和实验题中．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．