Question

【題目】為測定空氣中氧氣的含量，小華同學打算設計如下方案：選用實際容積為40mL的試管作反應容器，將過量的銅粉放入試管，用橡皮塞塞緊試管，通過導管與實際容積為60mL且潤滑性很好的針筒注射器組成如下圖的實驗裝置。假設此實驗能夠按照小華的設想正常進行，且銅粉所占體積與導管內的氣體體積忽略不計，請回答下列問題：

資料：銅在加熱條件下只能與氧氣反應，而鎂在加熱條件下不僅與氧氣反應，還能與氮氣、二氧化碳等起反應。

（1）實驗前，打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明_______________________________；

（2）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱銅粉，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻。可觀察到的現象為_______________________，銅粉充分反應的文字表達式：_____________；

（3）不能用木炭替代銅粉的原因：____________；不用鎂替代銅粉的原因：_______________；

（4）該裝置相對于書本提供的裝置的優點：_______________；

（5）如果完全冷卻后，實驗測得結果小于1/5。原因：____________。

Answer 1

【答案】氣密性良好；活塞前沿在40mL刻度處；銅+氧氣氧化銅；生成物是氣體，壓強幾乎不變；鎂不僅與氧氣反應，還能與氮氣、二氧化碳等反應；氣密性更好（結果更精確）或無污染（答案合理的均可）；銅粉不足。

【解析】

（1）根據裝置氣密性檢查方法分析解答；

（2）根據氧氣約占空氣體積的五分之一分析解答；根據銅與氧氣在加熱的條件下生成氧化銅解答；

（3）根據生成物的狀態及鎂能夠與空氣中的多種組成成分反應分析解答；

（4）根據該裝置的特點分析解答；

（5）根據實驗注意事項分析解答。

（1）打開彈簧夾，將注射器活塞前沿從20mL刻度處推至15mL刻度處，然后松開手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說明氣密性良好；

（2）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱銅粉，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻。可觀察到的現象為活塞前沿在［60mL-（40mL+60mL）× ］=40mL刻度處，銅粉充分反應的文字表達式：銅+氧氣氧化銅；

（3）不能用木炭替代銅粉的原因：生成物是氣體，壓強幾乎不變；不用鎂替代銅粉的原因：鎂不僅與氧氣反應，還能與氮氣、二氧化碳等反應；

（4）該實驗中藥品在密閉的裝置內反應，故該裝置相對于書本提供的裝置的優點：無污染（答案合理的均可）；

（5）如果完全冷卻后，實驗測得結果小于1/5。原因：銅粉不足。