Question

某學(xué)生利用氯酸鉀分解制氧氣的反應(yīng)，測(cè)定氧氣的摩爾質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確稱量，質(zhì)量為a g．
②裝好實(shí)驗(yàn)裝置．
③檢查裝置氣密性．
④加熱，開始反應(yīng)，直到產(chǎn)生一定量的氣體．
⑤停止加熱（如圖，導(dǎo)管出口高于液面）．
⑥測(cè)量收集到氣體的體積．
⑦準(zhǔn)確稱量試管和殘留物的質(zhì)量為b g．
⑧測(cè)量實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)桌面收拾干凈．
⑩處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出氧氣的摩爾質(zhì)量．
回答下列問題：
（1）如何檢查裝置的氣密性？

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

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

②①③

（請(qǐng)?zhí)顚懖襟E代號(hào)）
（3）測(cè)量收集到氣體體積時(shí)，如何使量筒內(nèi)外液面的高度相同？

慢慢將量筒下移

．
（4）如果實(shí)驗(yàn)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(jì)，氧氣的摩爾質(zhì)量的計(jì)算式為（含a、b、c，不必化簡(jiǎn)）：M（O₂）=

22.4L?mol-1×298K×(ag-bg)

273K×cL

．

Answer 1

分析：這是一道集考查實(shí)驗(yàn)基本操作和化學(xué)計(jì)算于一體的試題．
（1）檢查氣密性的方法：將導(dǎo)管的出口放入水中，用手緊握試管，觀察水中的導(dǎo)管口是否有氣泡冒出；
（2）要準(zhǔn)確測(cè)量氣體體積必須保持量筒內(nèi)外氣體的溫度和壓強(qiáng)相等，因此在讀取量筒內(nèi)氣體的體積之前，應(yīng)使試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻至室溫；再調(diào)節(jié)量筒內(nèi)外液面高度使之相同；
（3）觀察裝置圖可知，量筒內(nèi)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(jìn)行分析．
（4）利用恒壓下的氣體公式求得氣體的物質(zhì)的量和摩爾質(zhì)量．

解答：解：（1）檢驗(yàn)裝置的氣密性時(shí)，將導(dǎo)管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導(dǎo)管口逸出，放開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管，表明裝置不漏氣．測(cè)量收集到氣體體積時(shí)，慢慢將量筒下降使量筒內(nèi)外液面的高度相同，保持相同的壓強(qiáng)．
（2）因?yàn)榕懦龅臍怏w是需要用排出的水的體積衡量的，而反應(yīng)前后的量筒溫度是不同的，因此，反應(yīng)終止應(yīng)該先停止加熱，待體系恢復(fù)到室溫時(shí)，才取出導(dǎo)管．這一步操作跟通常的實(shí)驗(yàn)不同，所以停止加熱時(shí)導(dǎo)管的出口要高于量筒內(nèi)的液面，此時(shí)即使不取出導(dǎo)管而停止加熱，也不會(huì)造成水的倒吸；停止加熱、回到室溫后，將量筒下移以調(diào)節(jié)量筒內(nèi)的液面與水槽一致，此時(shí)量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)也為大氣壓，讀數(shù)才是正確的；所以正確的操作順序?yàn)椋孩谑箽怏w都冷卻至室溫；①調(diào)整量筒內(nèi)外液面高度使之相同；③讀取量筒內(nèi)氣體的體積；即②①③；
（3）試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻后，量筒內(nèi)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(qiáng)增大，當(dāng)量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓時(shí)，量筒內(nèi)液面和水槽內(nèi)液面相平．
（4）由實(shí)驗(yàn)可知生成氧氣的質(zhì)量=ag-bg，
25℃、1.01×l0⁵ Pa時(shí)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(dǎo)管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導(dǎo)管口逸出，放開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)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(diǎn)評(píng)：本題較全面的考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)雙基知識(shí)．包括的考點(diǎn)有實(shí)驗(yàn)的操作、原理、數(shù)據(jù)的采用和處理，考察對(duì)裝置圖形的觀察，利用常用的中學(xué)儀器做定量實(shí)驗(yàn)．本題改變了實(shí)驗(yàn)條件，作一些處理，便可定量，是給中學(xué)作一個(gè)導(dǎo)向，使中學(xué)實(shí)驗(yàn)可以更富創(chuàng)新意識(shí)和引起學(xué)生興趣．