Question

10．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是標有以cm為單位的刻度，且在0刻度正上方有一圓狀缺口的圓筒狀玻璃容器（帶橡皮塞B），C為能自由移動的活塞．他們操作過程如下：

a檢查裝置氣密性；
b將兩個可自由移動的活塞C分別調整到左右兩邊刻度的10cm處；
c將過量的銅粉平鋪在惰性電熱板上，塞上橡皮塞B；銅和氧氣能夠反應生成固體氧化銅；
d通電加熱銅粉，待充分反應后，冷卻到原來的狀況．記錄兩活塞C之間的距離為h；
e根據數據h列出公式，計算空氣中氧氣的體積分數．（注：A容器內的固態(tài)物質、惰性電熱板、活塞部分所占體積忽略不計，活塞與玻璃容器之間的摩擦力也忽略不計）
（1）檢查裝置氣密性的方法是分別移動兩活塞C到左右兩邊刻度為10cm處，塞緊橡皮塞B，雙手將兩活塞C向里推，使活塞之間的距離縮小，然后松手，活塞向外移動，直到兩活塞C的距離為20 cm時停止移動，說明裝置氣密性好．
（2）b-d的實驗步驟中兩活塞之間的距離h具體變化情況是h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時保持不變．
（3）空氣中氧氣的體積分數的計算公式（含字母h）為$\frac{20cm-h}{20cm}$×100%．
（4）如果在操作d中惰性電熱板沒有冷卻到原來溫度，則e操作中計算出的實驗結果比理論值偏�。ā按蟆被颉靶　保�．

Answer 1

分析 （1）根據題意“將兩個可自由移動的活塞C分別調整到左右兩邊刻度的10cm處”，則可推測兩活塞C的距離應為20cm，才能證明氣密性好；
（2）考慮銅與空氣中的氧氣反應、空氣中氧氣的體積分數進行分析；
（3）考慮銅反應消耗的氧氣，故可用含字母h的公式，進行分析；
（4）如果在操作d中惰性電熱板沒有冷卻到原來溫度，則h值偏大進行解答．

解答 解：（1）根據題意“將兩個可自由移動的活塞C分別調整到左右兩邊刻度的10cm處”，則可推測兩活塞C的距離應為20cm，才能證明氣密性好，故松手活塞向外移動，直到兩活塞C的距離為20cm時停止移動，說明裝置氣密性好．
（2）b-d的實驗步驟中，銅與空氣中的氧氣反應，而空氣中氧氣的體積分數為五分之一，故兩活塞之間的距離h具體變化情況是h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時保持不變．
（3）空氣中氧氣的體積分數的計算公式（含字母h）為 $\frac{20cm-h}{20cm}$×100%．
（4）如果在操作d中惰性電熱板沒有冷卻到原來溫度，則h值偏大，根據$\frac{20cm-h}{20cm}$×100%，則e操作中計算出的實驗結果比理論值偏�。�
故答案為：
（1）20．
（2）h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時保持不變．
（3）$\frac{20cm-h}{20cm}$×100%．
（4）�。�

點評 本題主要考查用銅粉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．此題在用紅磷和集氣瓶測定氧氣在空氣中體積分數的實驗的基礎上做了改進，但反應原理是相同的，同學們可參照原來的實驗進行解答此題．