Ⅰ. 拉瓦锡的研究:用加热汞的方法测定空气中氧气的含量。
如图甲所示,拉瓦锡把少量的汞放在密闭的玻璃容器中连续加热12天后,发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末,容器内空气体积减小了约五分之一。收集汞表面生成的红色粉末(氧化汞),置于另一容器内加热得到了汞和氧气,且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气体积。
(1)上述实验中,使用汞的优点有
ABD
(填字母)。
A. 汞为液态,在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体
B. 时间足够长,能将密闭装置中的氧气几乎耗尽
C. 实验过程中没有污染
D. 生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
(2)继拉瓦锡研究后,英国科学家瑞利经多次实验发现从空气中分离得到的氮气密度总是略大于纯净氮气密度,这一差异主要与空气中的
稀有气体等物质
相关。
Ⅱ. 兴趣小组同学追寻科学家的足迹,利用图乙装置也进行了空气中氧气含量的测定,请你一起参与。
【实验原理】请写出图乙实验原理的符号表达式:
${Cu + O_{2}\xrightarrow{\triangle}CuO}$
。
【实验步骤】
(1)连接仪器,检查装置的气密性,气密性良好。
(2)将一支硬质玻璃管注满水(两端用橡皮塞封住),然后打开一端橡皮塞,将水倒入量筒中,记录体积为50mL。
(3)如图乙所示,在另一支与步骤(2)完全相同的干燥的硬质玻璃管中装入铜粉,两端塞上带玻璃管的橡皮塞,其中一端用气球密封。移动注射器活塞,在注射器中留存25mL的气体,记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。根据
酒精灯
的高度,将硬质玻璃管固定在铁架台上。
(4)用酒精灯在铜粉部位加热,加热时多次缓慢推拉注射器。
(5)停止加热后,待硬质玻璃管冷却至室温,将气球内的气体全部挤出。待注射器活塞稳定后,记录注射器中气体的体积约为10mL。
【实验现象】实验中硬质玻璃管内观察到的现象是
红色粉末逐渐变成黑色
。
【实验结论】由实验中的相关数据可得到的结论是
空气中氧气约占空气总体积的$\dfrac{1}{5}$
。
【反思与评价】
(1)【实验步骤】(4)中多次缓慢推拉注射器的目的是
使氧气与铜粉充分反应
。
(2)如果【实验步骤】(5)中记录到的数值大于10mL,你认为可能原因是
铜粉不足(合理答案均可)
(写一条)。
(3)玻璃管中剩余的气体主要是氮气,你认为氮气的化学性质是
氮气在加热条件下不与铜反应(合理答案均可)
。