Question

2．化學實驗小組的同學利用下列裝置測定空氣中氧氣的含量．實驗步驟如下：

①在硬質玻璃管中加入銅粉，兩端塞上帶玻璃導管的橡皮塞，一端用氣球封閉一端連接注射器；
②根據酒精燈高度，將連接好的裝置固定在鐵架臺上；
③移動注射器活塞，在注射器中留下一定體積的氣體，記錄體積；
④測量出實驗所用硬質玻璃管的容積；
⑤用酒精燈加熱銅粉部分，并不斷推拉注射器；
⑥停止加熱后，待試管冷卻至室溫，注射器活塞穩(wěn)定后，記錄注射器中氣體的體積．
根據以上實驗，回答下列問題：
（1）該實驗的正確步驟是④①②③⑤⑥（填數字序號）．
（2）該實驗測定的原理是：利用銅消耗裝置中的氧氣，裝置中減少的體積即為氧氣的體積．
（3）實驗時如何測量該硬質玻璃管的容積？一定條件下，向硬質玻璃管中注滿水，然后把水注入量筒中，水的體積即為硬質玻璃管的容積．
（4）在實驗加熱過程中，硬質玻璃管上小氣球的作用是緩沖，防止膠塞飛出，不斷推拉注射器活塞的目的是使裝置中的氧氣完全反應．
（5）假設硬質玻璃管的容積為50mL，反應前注射器中氣體的體積為20mL，反應后注射器中氣體的體積為6mL，則反應消耗的氧氣的體積為14mL．由此，可得到的實驗結論氧氣約占空氣總體積的五分之一．
（6）不同實驗小組做上述實驗時結果差別較大，其中有些小組測定出空氣中氧氣的體積分數低于實際數值，這可能是由什么原因引起的？（答出兩點即可）．
①裝置漏氣；②銅不足．
有些小組測定出空氣中氧氣的體積分數高于實際數值，原因？（答出兩點即可）．
①氣球中殘留有氣體；②讀數不準確．

Answer 1

分析 加熱條件下，銅和氧氣反應生成氧化銅固體；
氧氣約占空氣總體積的五分之一；
如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗．

解答 解：（1）該實驗的正確步驟是：測量出實驗所用硬質玻璃管的容積，在硬質玻璃管中加入銅粉，兩端塞上帶玻璃導管的橡皮塞，一端用氣球封閉一端連接注射器，根據酒精燈高度，將連接好的裝置固定在鐵架臺上，移動注射器活塞，在注射器中留下一定體積的氣體，記錄體積，用酒精燈加熱銅粉部分，并不斷推拉注射器，停止加熱后，待試管冷卻至室溫，注射器活塞穩(wěn)定后，記錄注射器中氣體的體積．
故填：④①②③⑤⑥．
（2）該實驗測定的原理是：利用銅消耗裝置中的氧氣，裝置中減少的體積即為氧氣的體積．
故填：利用銅消耗裝置中的氧氣，裝置中減少的體積即為氧氣的體積．
（3）測量該硬質玻璃管容積的方法是：一定條件下，向硬質玻璃管中注滿水，然后把水注入量筒中，水的體積即為硬質玻璃管的容積．
故填：一定條件下，向硬質玻璃管中注滿水，然后把水注入量筒中，水的體積即為硬質玻璃管的容積．
（4）在實驗加熱過程中，硬質玻璃管上小氣球的作用是緩沖，防止膠塞飛出，不斷推拉注射器活塞的目的是使裝置中的氧氣完全反應．
故填：緩沖，防止膠塞飛出；使裝置中的氧氣完全反應．
（5）假設硬質玻璃管的容積為50mL，反應前注射器中氣體的體積為20mL，反應后注射器中氣體的體積為6mL，則反應消耗的氧氣的體積為：20mL-6mL=14mL，氧氣約占空氣總體積的體積分數為：$\frac{14mL}{50mL+20mL}$=$\frac{1}{5}$，由此，可得到的實驗結論是氧氣約占空氣總體積的五分之一．
故填：14；氧氣約占空氣總體積的五分之一．
（6）如果裝置漏氣，銅不足，都能夠導致測定出空氣中氧氣的體積分數低于實際數值．
故填：裝置漏氣；銅不足．
如果氣球中殘留有氣體，讀數不準確，都能夠導致測定出空氣中氧氣的體積分數高于實際數值．
故填：氣球中殘留有氣體；讀數不準確．

點評 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．