Question

7．為了探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，小明設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置．A是有刻度的圓筒玻璃容器，在零刻度正上方有一圓形缺口，并用帶橡皮塞B固定著電源和惰性電熱板，C為能自由移動(dòng)的活塞．小明的操作過程如下：
a．檢查裝置的氣密性；
b．將兩個(gè)活塞C分別調(diào)整到左右兩邊刻度的10厘米處；
c．將銅粉平鋪在惰性電熱板上，塞上橡皮塞B；（已知銅在空氣中受熱會(huì)生成氧化銅）
d．通電加熱銅粉，待充分反應(yīng)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(jù)數(shù)據(jù)h列出公式，計(jì)算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．（注：A容器內(nèi)的固態(tài)物質(zhì)、惰性電熱板、活塞部分所占體積忽略不計(jì)，活塞與玻璃容器之間的摩擦力也忽略不計(jì)）
請(qǐng)據(jù)此回答下列問題：
（1）檢查裝置氣密性的方法：移動(dòng)兩活塞C到刻度為10厘米處，塞緊橡皮塞B，用雙手將兩活塞C向里推一定的距離，然后松手并觀察活塞向外移動(dòng)直到停止，如果兩活塞C的距離為20厘米，說明裝置氣密性好．
（2）為了得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)步驟c應(yīng)該調(diào)整為塞緊橡皮塞B．
（3）調(diào)整實(shí)驗(yàn)步驟c后，在實(shí)驗(yàn)步驟d中兩活塞變化情況是怎么樣的？h的值約為多少？16厘米
（4）空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式（含字母h）為$\frac{20cm-h}{20cm}$．
（5）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(jì)算出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比理論值偏小（選填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意“將兩個(gè)可自由移動(dòng)的活塞C分別調(diào)整到左右兩邊刻度的10cm處”，則可推測(cè)兩活塞C的距離應(yīng)為20cm，才能證明氣密性好；
（2）考慮是否漏氣；
（3）考慮銅與空氣中的氧氣反應(yīng)、空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析；
（4）考慮銅反應(yīng)消耗的氧氣，故可用含字母h的公式，進(jìn)行分析；
（5）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(jìn)行解答．

解答 解：（1）根據(jù)題意“將兩個(gè)可自由移動(dòng)的活塞C分別調(diào)整到左右兩邊刻度的10cm處”，則可推測(cè)兩活塞C的距離應(yīng)為20cm，才能證明氣密性好，故松手活塞向外移動(dòng)，直到兩活塞C的距離為20cm時(shí)停止移動(dòng)，說明裝置氣密性好．
（2）為了得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)步驟c應(yīng)該調(diào)整為塞緊橡皮塞B．
（3）調(diào)整實(shí)驗(yàn)步驟c后，b-d的實(shí)驗(yàn)步驟中，銅與空氣中的氧氣反應(yīng)，而空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)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(shí)保持不變．
（4）空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式（含字母h）為$\frac{20cm-h}{20cm}$．
（5）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(jù)$\frac{20cm-h}{20cm}$，則e操作中計(jì)算出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比理論值偏小．
故答案為：
（1）20．（2）塞緊橡皮塞B；（3）h先大于20cm，后逐漸減少，直到h約等于16cm時(shí)保持不變．（4）$\frac{20cm-h}{20cm}$．（5）�。�

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查用銅粉測(cè)定空氣組成的實(shí)驗(yàn)原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項(xiàng)，難度稍大．此題在用紅磷和集氣瓶測(cè)定氧氣在空氣中體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，但反應(yīng)原理是相同的，同學(xué)們可參照原來的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解答此題．