Question

某學生利用氯酸鉀分解制氧氣的反應，測定氧氣的摩爾質量．實驗步驟如下：
①把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻，放入干燥的試管中，準確稱量，質量為a g．
②裝好實驗裝置．
③檢查裝置氣密性．
④加熱，開始反應，直到產生一定量的氣體．
⑤停止加熱（如圖，導管出口高于液面）．
⑥測量收集到氣體的體積．
⑦準確稱量試管和殘留物的質量為b g．
⑧測量實驗室的溫度．
⑨把殘留物倒入指定的容器中，洗凈儀器，放回原處，把實驗桌面收拾干凈．
⑩處理實驗數據，求出氧氣的摩爾質量．
回答下列問題：
（1）如何檢查裝置的氣密性？

將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣

．
（2）以下是測量收集到氣體體積必須包括的幾個步驟；①調整量筒內外液面高度使之相同；②使試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫；③讀取量筒內氣體的體積．這三步操作的正確順序是：

②①③

（請填寫步驟代號）
（3）測量收集到氣體體積時，如何使量筒內外液面的高度相同？

慢慢將量筒下移

．
（4）如果實驗中得到的氧氣體積是c L（25℃、1.01×l0⁵ Pa），水蒸氣的影響忽略不計，氧氣的摩爾質量的計算式為（含a、b、c，不必化簡）：M（O₂）=

22.4L?mol-1×298K×(ag-bg)

273K×cL

．

Answer 1

分析：這是一道集考查實驗基本操作和化學計算于一體的試題．
（1）檢查氣密性的方法：將導管的出口放入水中，用手緊握試管，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出；
（2）要準確測量氣體體積必須保持量筒內外氣體的溫度和壓強相等，因此在讀取量筒內氣體的體積之前，應使試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫；再調節量筒內外液面高度使之相同；
（3）觀察裝置圖可知，量筒內液面高于水槽液面，只要將量筒慢慢下移即可．從氣體的熱脹冷縮和讀量筒中氣體體積的方法兩方面進行分析．
（4）利用恒壓下的氣體公式求得氣體的物質的量和摩爾質量．

解答：解：（1）檢驗裝置的氣密性時，將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣．測量收集到氣體體積時，慢慢將量筒下降使量筒內外液面的高度相同，保持相同的壓強．
（2）因為排出的氣體是需要用排出的水的體積衡量的，而反應前后的量筒溫度是不同的，因此，反應終止應該先停止加熱，待體系恢復到室溫時，才取出導管．這一步操作跟通常的實驗不同，所以停止加熱時導管的出口要高于量筒內的液面，此時即使不取出導管而停止加熱，也不會造成水的倒吸；停止加熱、回到室溫后，將量筒下移以調節量筒內的液面與水槽一致，此時量筒內氣體壓強也為大氣壓，讀數才是正確的；所以正確的操作順序為：②使氣體都冷卻至室溫；①調整量筒內外液面高度使之相同；③讀取量筒內氣體的體積；即②①③；
（3）試管和量筒內的氣體都冷卻后，量筒內的液面一定高于量筒外的液面，慢慢將量筒下移，量筒上方氣體體積減小，壓強增大，當量筒內氣體壓強等于外界大氣壓時，量筒內液面和水槽內液面相平．
（4）由實驗可知生成氧氣的質量=ag-bg，
25℃、1.01×l0⁵ Pa時V_m=

298k×22.4L?mol-1

273K

；n（O₂）=

cL

Vm

；
M（O₂）=

m(O2)

n(O2)

=

22.4L?mol-1×298K×(ag-bg)

273K×cL

．
故答案為：（1）將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣；
（2）②①③；
（3）慢慢將量筒下移；
（4）

22.4L?mol-1×298K×(ag-bg)

273K×cL

．

點評：本題較全面的考查化學實驗雙基知識．包括的考點有實驗的操作、原理、數據的采用和處理，考察對裝置圖形的觀察，利用常用的中學儀器做定量實驗．本題改變了實驗條件，作一些處理，便可定量，是給中學作一個導向，使中學實驗可以更富創新意識和引起學生興趣．