Question

某學生擬通過測定粗鋅（雜質與稀硫酸不反應）與稀硫酸反應產生的氣體體積，來測定粗鋅中鋅的純度。現有粗鋅、稀硫酸、試管、鑷子、單孔橡皮塞、導氣管、托盤天平、量筒、水槽、鐵架臺（附鐵夾）等儀器、藥品。

(1)實驗時除需測定粗鋅的質量、氫氣的體積之外，是否還需要其他物理量？如需要，請指出_______________________，否則，此空不填。

(2)實驗時在檢查裝置氣密性后，如何將試劑加入試管并使反應開始？_______________。

(3)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：_______________________（請填寫步驟代號）。

(4)測量收集到氣體體積（圖中夾持儀器已省略）時，如何使量筒內外液面的高度相同?______________________________________________。

(5)如果實驗中測得粗鋅質量為a g，得到的氫氣體積是b L（已折算成標準狀況），水蒸氣的影響忽略不計，粗鋅中鋅的質量分數的計算式為（含a、b，不必化簡）：___________________。

(6)試根據上述儀器，提出更簡捷的實驗方案：_________________________________。

Answer 1

(1)測定實驗時的溫度、壓強

(2)先向試管中加入適量稀硫酸，再將試管傾斜，用鑷子將粗鋅放在試管口附近，塞好單孔橡皮塞，然后將試管緩緩豎起，使粗鋅沿著試管內壁緩緩滑到試管底部

(3)②①③

(4)緩緩將量筒下移，使量筒內外液面相平

(5)b L÷22.4 L·mol^-1×65 g·mol^-1÷a g×100%

(6)使鋅與足量稀硫酸充分反應，濾出剩余固體，洗滌、干燥，稱量反應前后固體的質量

解析：由于是常溫下進行實驗，故需測實驗時的濃度、壓強，以便將H₂體積換算為標準狀況下的體積。加入固體試劑應按照規定的方法加入，以免損壞試管。由于測氣體體積時必須使內外壓強相等，故需調節量筒高度，使其中的液面與試管液面水平。根據以上數據，Zn的純度為：×65 g·mol^-1÷a g×100%。

由于雜質不與酸反應，故可用稱量剩余固體質量的方法計算Zn的純度。