Question

某研究性學習小組設計了如圖所示的裝置，探究空氣中氧氣的體積分數，其中A是底面積為50cm²、高20cm的圓筒狀玻璃容器（帶密封蓋），上面標有以cm為單位的刻度，B是帶刻度的敞口玻璃管（其它輔助裝置略）．
他們的操作過程如下：
a．檢查裝置的氣密性；
b．加入水并調整B的高度，使A中的液面至刻度15cm處；
c．將過量的銅粉平鋪在惰性電熱板上，蓋緊密封蓋；
d．通電加熱銅粉，待充分反應后，冷卻到原來的狀況，調整B的高度使容器
A、B中的液面保持水平，記錄液面刻度．
（注：A容器內固態物質所占的體積忽略不計）
（1）在操作a中檢查裝置氣密性的方法是

 

．
（2）在上述實驗中，下列物質不能代替銅粉的是

 

（填字母）．
A．紅磷，B．木炭，C．鐵粉
（3）在操作d結束時，裝置A中液面的刻度約為

 

cm（填整數）．如果在操作d結束時，裝置A中液面刻度在11cm處，則實驗結果比理論值

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（4）該小組中有同學提出，用木炭代替銅粉也能測定空氣中氧氣的體積分數，只要將水換成一種溶液，則該溶液是

 

，其原因是（用化學方程式表示）

 

．

Answer 1

分析：只有熟悉用銅粉、鐵粉和紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，才能正確解答本題．

解答：解：（1）在操作a中檢查裝置氣密性的方法是由B裝置中玻璃管的敞口出加入水，并調整B的高度，使A中的液面至刻度15cm處，靜置一會兒后觀察A中液面若仍然在15cm處，則說明裝置的氣密性良好．
（2）選項中只有木炭與氧氣反應能產生氣體，因此不能用木炭代替銅粉．故選B．
（3）液面至A裝置的15cm刻度處后，A裝置內氣體的高度為15cm，其中氧氣約占15cm×

1

5

=3cm．因此反應完成后，A中液面應上升至15cm-3cm=12cm處．
若液面升至11cm處，則15cm-11cm=4cm＞3cm．說明實驗結果比理論值偏大．
（4）由于木炭與氧氣反應生成了二氧化碳氣體，二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉和水．
該反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
故答案為：
（1）由B裝置中玻璃管的敞口出加入水，并調整B的高度，使A中的液面至刻度15cm處，靜置一會兒后觀察A中液面若仍然在15cm處，則說明裝置的氣密性良好．
（2）B．
（3）12；偏大．
（4）氫氧化鈉溶液；CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．

點評：本題主要考查用銅粉、鐵粉和紅磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現象、結論和注意事項，難度稍大．