Question

為了測定某烷烴樣品（丁烷，并含少量丙烷等氣態烴）的平均相對分子質量，設計了下面的實驗：
①取一個配有合適膠塞的潔凈、干燥的錐形瓶，準確稱量，得到質量為m₁．
②往錐形瓶中通入干燥的該烷烴樣品，塞好膠塞，準確稱量；重復操作，直到前后兩次稱量結果基本相同，得到質量m₂．
③往錐形瓶內加滿水，塞好膠塞，稱量得到質量m₃．
已知實驗時的溫度T（K），壓強p（kPa），水的密度ρ_水（g?mL^-1），空氣的平均相對分子質量為29.0，密度ρ_空氣（g?L^-1）．回答下列問題：
（1）本實驗的原理是（具體說明）

根據阿伏加德羅定律，同溫同壓下，兩種同體積的不同氣體的質量之比等于它們的相對分子質量之比．

．
（2）步驟②中為什么要重復操作，直到前后兩次稱量結果基本相同？答

為了保證瓶內的空氣已完全被排出，并充滿了樣品氣體．

．
（3）具體說明本實驗中怎樣做到每次測量都是在相同體積下進行的．
（4）由實驗測得該烷烴的平均相對分子質量是

29.0×

m樣品

m空氣

或29.0×

m2-m1

m3-m1

×

ρ水

ρ空氣

（列算式）．

Answer 1

分析：（1）根據阿伏加德羅定律，阿伏加德羅定律，同溫、同壓下，同體積的各種氣體都含有相同的分子數．
（2）為了保證瓶內的空氣已完全被排出，并充滿了樣品氣體；
（3）第一次稱量前，錐形瓶塞緊膠塞后，在瓶口處的膠塞上做一記號，以后每次測量，膠塞塞入瓶口的位置都以此為準；
（4）本實驗是在同溫、同壓下，分別測定同體積含雜質的丁烷氣和空氣的質量（m_樣品、m_空氣）來求得樣品氣的平均相對分子質量（M_樣品）．

解答：解：（1）根據阿伏加德羅定律，同溫、同壓下，同體積的各種氣體都含有相同的分子數，所以同溫、同壓下，兩種同體積的不同氣體的質量之比等于它們的相對分子質量之比，故答案為：根據阿伏加德羅定律，同溫同壓下，兩種同體積的不同氣體的質量之比等于它們的相對分子質量之比．
（2）為了保證瓶內的空氣已完全被排出，并充滿了樣品氣體，故答案為：為了保證瓶內的空氣已完全被排出，并充滿了樣品氣體．
（3）第一次稱量前，錐形瓶塞緊膠塞后，在瓶口處的膠塞上做一記號，以后每次測量，膠塞塞入瓶口的位置都以此為準，故答案為：第一次稱量前，錐形瓶塞緊膠塞后，在瓶口處的膠塞上做一記號，以后每次測量，膠塞塞入瓶口的位置都以此為準．
（4）根據題意可得：①m₁=m_瓶+m_空氣 ②m₂=m_瓶+m_樣品 ③m₃=m_瓶+m_水，③-①得m₃-m₁=m_水-m_空氣，因為m_水≥m_空氣，所以m_水=m₃-m₁（小量忽略法）
 所以V_瓶=

m(水)

ρ(水)

=

(m3-m1)

ρ(水)

      m_空氣=ρ_空氣×

(m3-m1)

ρ(水)

   ②-①得  m_樣品=（m₂-m₁）+m_空氣
因為

M(樣品)

M(空氣)

=

m(樣品)

m(空氣)

，所以M_樣品=M_空氣×

m(樣品)

m(空氣)

=29.0×

m(樣品)

m(空氣)

=29.0×

m2-m1

m3-m1

×

ρ水

ρ空氣

；
故答案為：29.0×

m(樣品)

m(空氣)

=29.0×

m2-m1

m3-m1

×

ρ水

ρ空氣

．

點評：本題考查學生對阿伏加德羅定律的理解程度，同時考查學生對一些最基本的實驗操作目的和方法是否掌握和理解．