Question

17．在測定空氣中氧氣含量的實驗中，小強采用了右圖所示裝置：在由兩個注射器組成的密閉系統中留有25mL空氣，給裝有細銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推動兩個注射器活塞，至玻璃管內的銅絲在較長時間內無進一步變化時停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內，觀察密閉系統內空氣體積變化．
（1）在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是使空氣中的氧氣充分反應．
（2）該實驗中觀察到的實驗現象是紅色銅絲變黑，活塞向里移動．
（3）如果密閉裝置中的氧氣完全反應，則最終測得剩余氣體的體積約為20mL．而實驗中小強測得反應后注射器內氣體總體積為22mL，由此數據可以推算出他測定的空氣中氧氣的體積分數＜21%（填“＞”、“=”、“＜”）．造成該實驗出現結果的原因可能是①②③（填序號．
①沒有交替緩慢推動兩個注射器②讀數時沒有冷卻到室溫
③加入銅絲量太少④加入銅絲量太多．

Answer 1

分析 本實驗是通過銅與氧氣反應來測定氧氣在空氣中的含量，反應過程中要反復推斷活塞，目的是讓氧氣全部參加反應，為了實驗結果的準確，銅的量一定要足夠，另外，反應后要等到裝置冷卻再讀數；測量混合物中某成分的含量時，一般方法是通過化學反應除去混合物中的一種成分，再根據體積或質量變化得出這種成分的含量．

解答 解：（1）觀察裝置，注射器的前端、璃管比較細，不利于銅絲與注射器里的氧氣反應，為了使注射器里的空氣中的氧氣能充分與銅絲反應，在實驗加熱過程中，可以交替緩慢推動兩個注射器活塞；
（2）銅和氧氣反應生成氧化銅，實驗中紅色銅絲變黑，由于消耗掉氧氣，活塞向里移動；
（3）如果密閉裝置中的氧氣完全反應，則最終測得剩余氣體的體積約為20mL；由此數據計算空氣中氧氣的含量為：$\frac{25-22}{25}$×100%=12%，故小于21%；原因可能是沒有交替緩緩推動兩個注射器活塞；讀數時沒有冷卻至室溫；加入銅絲量太少．故答案為：（1）使空氣中的氧氣充分反應；
（2）紅色銅絲變黑，活塞向里移動；
（3）20；＜；①②③．

點評 測定空氣中氧氣體積分數的實驗方案比較多，方法各異，但其原理是一致的，即利用可燃物在密閉容器內的空氣中燃燒，耗盡其中的氧氣，使容器內氣體的減小或壓強小于外界大氣壓，水或其他液體進入容器內的體積約為為氧氣的體積，從而得出結論，但實驗時，應注意：可燃物必須是過量的；裝置的氣密性必須好；燃燒完畢，必須要等裝置冷卻至室溫等．