Question

（1）課外活動小組對空氣中氧氣含量的測定做了如下實驗：在由兩個注射器組成的密閉系統內有50mL空氣，如圖．然后給裝有銅絲的玻璃管加熱．同時交替推動兩個注射器活塞，至玻璃管內銅絲變黑且較長時間內無進一步變化時停止．停止加熱后，待冷卻至室溫將氣體全部推至一個注射器內．
①驗結束后，注射器內空氣的體積減少了約

 

mL，這是因為

 

②在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器的目的是

 

．
③上述實驗只是粗略測定空氣中氧氣含量的一種方法，你認為造成該實驗不夠精確的可能原因是

 

．
（2）課外活動小組發現紅熱的銅絲變黑后，為了回收再利用銅絲，在研究如何除去黑色物質的討論中，制定了下列方案．

①乙方案的燒杯中發生反應的化學方程式為

 

．
兩種方案相比，

 

方案更好，其原因是

 

②若采用甲、乙兩種方案處理此變成黑色的銅絲，并且充分反應，則回收的銅絲a的質量

 

（填“＜”、“＞”、“=”）銅絲b的質量．請通過分析和計算，采用甲、乙兩種方案分別回收銅絲，所得到銅絲的質量理論上最多相差多少克？（提示：假設該實驗中所取空氣中氧氣的密度為1.30g/L．要求：計算結果精確到0.01g．）

Answer 1

分析：（1）①銅絲與空氣中的氧充分反應，消耗掉空氣中氧氣，由空氣中氧氣的體積比容易求出空氣減少的體積．
②由實驗條件可推出交替緩慢推動兩個注射器的目的是使封閉空間的氧氣充分反應．
③交替緩慢推動兩個注射器的目的是使封閉空間的氧氣充分反應，但是推動的緩慢程度不易控制，易得出實驗不精確的地方．
（2）兩種方案一種是用一氧化碳還原氧化銅，另一種是用鹽酸去除表面的氧化銅，從實驗操作與環境保護方面看用乙方案要好些；從兩種方案的反應原理可知銅絲a的質量要大于銅絲b的質量，由消耗的氧氣質量可求出發生反應的銅的質量，從兩種方案的反應原理可知銅絲a比銅絲b多的質量就是參加氧化反應的銅的質量．

解答：解：（1）由于銅的氧化反應只消耗掉了空氣中的氧氣，而氧氣在空氣中約占空氣體積的

1

5

，可得出答案：50×

1

5

=10ml，故答案為：①10；氧氣的體積約占空氣總體積的

1

5

，注射器中的氧氣被銅消耗掉了；②交替緩慢推動兩個注射器的目的是使封閉空間的氧氣與銅網充分接觸，使空氣中的氧氣與銅網充分反應．③交替緩慢推動兩個注射器的目的是使封閉空間的氧氣充分反應，但是推動的緩慢程度不易控制，易得出實驗不精確的地方可能是因為空氣中的氧氣沒有完全被銅網消耗掉．
（2）①堿性氧化物與酸反應生成鹽和水可寫出化學方程式：CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O；從實驗操作與環境保護方面看用乙方案要好些，故答案為：乙；甲方案使用CO，操作不便，浪費能源，而且可能對環境造成污染
②解：兩種方案一種是用一氧化碳還原氧化銅，另一種是用鹽酸去除表面的氧化銅，從兩種方案的反應原理可知銅絲a的質量要大于銅絲b的質量．
實驗消耗氧氣的質量：0.01L×1.3g/L=0.013g
設被0.013g氧氣氧化的銅的質量為x
 2Cu+O₂

△   .

2CuO
 2×64   32
  x      0.013g

2×64

X

=

32

0.013

  x=0.05g，這0.05g銅最終進入了溶液，所以b最后剩余的銅就少了0.05g
答案為：a銅絲質量＞b銅絲質量，理論上a銅絲比b銅絲多0.05g

點評：本題能通過實驗探究的方式考查了銅與氧氣的反應，空氣中氧的體積分數、有關銅與氧氣反應的計算，提高了學生學以致用的意識．