Question

4．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組裝好實驗裝置，檢查裝置的氣密性；②把適量的氯酸鉀粉末和少量的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；③加熱，開始反應，直到產生一定量的氣體；④停止加熱（如圖，導管出口高于液面），并測量收集到的氣體的體積；⑤準確稱量試管和殘留物的質量為b g．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，表明不漏氣
（2）以下是測量收集到的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（填步驟代號）．
（3）測量收集到的氣體體積時，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cL（已折算為標準狀況），水蒸氣的影響忽略不計，氧氣的摩爾質量為（可用含a、b、c的式子表示）$\frac{22.4（a-b）}{c}$g/mol．

Answer 1

分析 （1）通過氣體發(fā)生器與液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；一般用到的方法有：空氣熱脹冷縮法、注水法等；據此解答；
（2）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；
（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）依據標況下的氧氣體積是cL，計算氧氣的質量和物質的量，依據M=$\frac{m}{n}$計算．

解答 解：（1）裝置氣密性檢查方法：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，表明不漏氣；
故答案為：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，表明不漏氣；
（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(jié)量筒內外液面高度使之相同，所以正確的順序為：②①③；
故答案為：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；
故答案為：慢慢將量筒下移；
（4）標況下，Vm=22.4L/mol，則氧氣的物質的量n=$\frac{cL}{22.4L/mol}$，氧氣的質量=（a-b）g；
依據M（O₂）=$\frac{m}{n}$=$\frac{（a-b）g；}{\frac{cL}{22.4L/mol}}$=$\frac{22.4（a-b）}{c}$（g/mol）；
故答案為：$\frac{22.4（a-b）}{c}$．

點評 本題為實驗題，側重考出制取氣體裝置氣密性檢驗、氣體體積測量方法，熟悉基本實驗操作是解題關鍵，題目難度不大．