Question

16．某中學(xué)有甲、乙兩個探究性學(xué)習(xí)小組，他們擬用小顆粒狀鋁硅合金與足量稀硫酸的反應(yīng)測定通常狀況（約20℃，1atm）下氣體摩爾體積．

（1）甲組同學(xué)擬選用下列實(shí)驗(yàn)裝置如圖1完成實(shí)驗(yàn)：
①該組同學(xué)必須選用的裝置的連接順序是A接E、D接G、無接無（填接口字母，可不填滿）；
②實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，該組同學(xué)測量實(shí)驗(yàn)中生成氫氣的體積？應(yīng)注意：（填二點(diǎn)）待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后，上下移動量筒，使其中液面與廣口瓶中液面相平；
再平視讀取量筒中水的體積，即氫氣在通常狀況下的體積．
（2）乙組同學(xué)仔細(xì)分析甲組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置后，認(rèn)為：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內(nèi)空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小．于是他們設(shè)計了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
①裝置中導(dǎo)管a的二個作用是：使分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
②實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確測得4個數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)前鋁硅合金的質(zhì)量為m₁ g，實(shí)驗(yàn)后殘留固體的質(zhì)量為m₂ g，實(shí)驗(yàn)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL．則通常狀況下氣體摩爾體積V_m=$\frac{18（{V}_{1}-{V}_{2}）}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L/mol．

Answer 1

分析 （1）①裝置的組裝順序：合金與水反應(yīng)，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部；
②保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等是讀取示數(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)；
（2）①導(dǎo)管a能夠使錐形瓶和分液漏斗中的壓強(qiáng)相等，據(jù)此分析對稀硫酸順利等下的影響及對測定氫氣體積的影響；②硅鋁合金中，只有金屬鋁可以和硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，硅和硫酸之間不反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中量的關(guān)系來計算即可．

解答 解：（1）①裝置的組裝順序：合金與水反應(yīng)，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，利用增大壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部，故連接順序?yàn)椋篍、D、G；故答案為：E、D、G；
②根據(jù)氣壓原理，待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后，上下移動量筒使其中液面與廣口瓶中液面相平，再平視讀取量筒中水的體積，此時的體積即為常溫常壓下的體積，即氫氣在通常狀況時的體積，故答案為：待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后，上下移動量筒使其中液面與廣口瓶中液面相平，再平視讀取量筒中水的體積，即氫氣在通常狀況時的體積；
（2）①裝置中導(dǎo)管a的作用是：保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差，
故答案為：保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差；
②實(shí)驗(yàn)前鋁硅合金的質(zhì)量m₁ g，實(shí)驗(yàn)后殘留固體的質(zhì)量m₂ g，則金屬鋁的質(zhì)量是m₁-m₂，實(shí)驗(yàn)后量筒中液面讀數(shù)為VmL，即產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量是$\frac{V×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}$，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理：
       2Al～3H₂↑
       2        3
      $\frac{m{{\;}_{1}-m}_{2}}{27}$   $\frac{V×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}$ 
即$\frac{2}{\frac{{{m}_{1}-m}_{2}}{27}}=\frac{3}{\frac{V×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}}$，解得Vm=$\frac{18V}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L•moL^-1，
故答案為：$\frac{18V}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L•moL^-1．

點(diǎn)評 本題主要考查物質(zhì)含量的測定、對實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合考查，需要學(xué)生具有知識的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力．