Question

2．高錳酸鉀是一種鹽，可溶于水，溶液顯紫紅色．教材上有一個(gè)“估算高錳酸根離子的大小”的實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)按教材實(shí)驗(yàn)步驟操作如下：
①取一小粒高錳酸鉀晶體（實(shí)驗(yàn)室用的高錳酸鉀晶體粒徑為1～3mm），用毫米刻度尺測(cè)量并估算其體積為V mm³；
②將該高錳酸鉀晶體溶解在有10mL水的試管1中；
③從試管1中取出1mL溶液，將其加入有9mL水的試管2中（第一次稀釋）；
④從試管2中取出1mL溶液，將其加入有9mL水的試管3中；
⑤以上述方法繼續(xù)稀釋高錳酸鉀溶液，到剛看不出高錳酸鉀溶液的紫紅色為止時(shí)，共稀釋10次．
特別提示：已知在第9次稀釋時(shí)，還能看出溶液呈淡紫紅色．此時(shí)10mL溶液中有1 000個(gè)高錳酸根離子．該數(shù)據(jù)可作為本實(shí)驗(yàn)的估算比較標(biāo)準(zhǔn)．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）在取1mL高錳酸鉀溶液時(shí)，若俯視量筒讀數(shù)，則所取溶液的體積．小于 （填“大于”“等于”或“小于”）1mL．
（2）下列教材中的哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)，與本實(shí)驗(yàn)方法相似C．
A．驗(yàn)證植物光合作用產(chǎn)生氧氣
B．測(cè)定空氣中氧氣的含量
C．用pH試紙測(cè)定溶液的酸堿度
D．探究物體所受浮力與排開(kāi)水的關(guān)系
（3）要提高該實(shí)驗(yàn)估算的準(zhǔn)確度，下列哪兩種改進(jìn)方法一定正確AB．
A．在一支試管中加入蒸餾水作為無(wú)色標(biāo)準(zhǔn)，與稀釋后的溶液加以比對(duì)
B．每次稀釋時(shí)都從試管中取2mL溶液，將其加入有18mL水的試管中
C．將高錳酸鉀晶體放入盛有蒸餾水的量筒中，根據(jù)量筒中液面變化，測(cè)量其體積
D．用托盤(pán)天平稱量一小粒高錳酸鉀晶體的質(zhì)量，根據(jù)其密度計(jì)算出體積
（4）按該同學(xué)實(shí)驗(yàn)方法估算高錳酸根離子的大小約是$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³．（用式子表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)量筒的正確使用方法分析；
（2）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)研究的方法分析；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的：要提高該實(shí)驗(yàn)估算的準(zhǔn)確度堿性分析；
（4）先用一定方法測(cè)量并估算出高錳酸鉀晶體的體積V； 再用一定方法測(cè)量并估算出高錳酸鉀晶體中高錳酸根離子（MnO^₄-）的個(gè)數(shù)n（從原液到第一次稀釋，稀釋了10倍，從第一次稀釋到第二次稀釋，稀釋了100倍，依次稀釋9次，稀釋了10⁹倍，則n÷10⁹=1000）；則 一個(gè)高錳酸根離子（MnO^₄-）的體積大小為：$\frac{V}{n}$mm³；．

解答 解：（1）俯視液體，看到的讀數(shù)偏大，但量取的實(shí)際體積正好偏小，故填：小于；
（2）本實(shí)驗(yàn)方法用“估算比較標(biāo)準(zhǔn)”的方法來(lái)做的實(shí)驗(yàn)，在四個(gè)課本實(shí)驗(yàn)的選項(xiàng)中只有用pH試紙通過(guò)間接的粗略測(cè)定溶液的酸堿度，與本實(shí)驗(yàn)方法與相似；
（3）要提高該實(shí)驗(yàn)估算的準(zhǔn)確度，可以在一支試管中加入蒸餾水作為無(wú)色標(biāo)準(zhǔn)，與稀釋后的溶液加以比對(duì)，這樣可以準(zhǔn)確判斷溶液的顏色變化，控制實(shí)驗(yàn)的次數(shù)；
每次稀釋時(shí)都從試管中取2毫升溶液，將其加入有18毫升水的試管中，稀釋的倍數(shù)是一樣的；
利用體積計(jì)算的公式用托盤(pán)天平無(wú)法稱量一小粒高錳酸鉀晶體的質(zhì)量，根據(jù)其密度計(jì)算出體積；
而將高錳酸鉀晶體放人盛有蒸餾水的量筒中，量筒中液面變化不大，所以不能提高該實(shí)驗(yàn)估算的準(zhǔn)確度，
（4）高錳酸根晶體的體積為Vmm³；高錳酸根離子的個(gè)數(shù)為：1000×10⁹=10¹²；則高錳酸根離子的大小為：$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³；
故答案為：（1）小于；（2）C；（3）AB；（4）$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于信息題的考查：量筒的使用、依據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的堿性分析選擇，在做“估算高錳酸根離子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要明確測(cè)定的原理，即V/n；能夠考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究和分析問(wèn)題的能力．