Question

【題目】某同學設計了利用氯酸鉀分解制O2測定標準狀況下氣體摩爾體積的探究實驗。

實驗步驟如下:①連接好實驗裝置,檢查裝置的氣密性。②把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻,放入干燥的試管中,準確稱量試管和藥品的總質量為15.95g。③加熱,開始反應,直到不再有氣體產生為止。④測量排入量筒中水的體積為285.0mL,換算成標準狀況下氧氣的體積為279.7mL。⑤準確稱量試管和殘留物的質量為15.55g。根據上述實驗過程,回答下列問題。

（1）如何檢查裝置的氣密性?________。

（2）以下是測量收集到的氣體體積必須包括的幾個步驟:①使試管和廣口瓶內氣體都冷卻至室溫;②_____;③讀取量筒內液體的體積。進行③的實驗操作時,若仰視讀數,則讀取氧氣的體積__ (填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

（3）實驗過程中產生氧氣的物質的量是______mol；實驗測得標準狀況下氧氣的摩爾體積是__ (保留小數點后兩位)。

Answer 1

【答案】往廣口瓶中注滿水,塞緊橡膠塞,按裝置圖連接好裝置,用手將試管底部捂熱,若觀察到廣口瓶中長玻璃管內液面上升,松開手后,過一會兒長玻璃管內的液面下降,則證明該裝置不漏氣 調整量筒的高度使廣口瓶和量筒內的液面高度相同 偏小 0.0125 22.38 L·mol-1

【解析】

(1)裝置氣密性檢驗的原理是:通過氣體發生器與附設的液體構成封閉體系，根據改變體系內壓強時產生的現象(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；

(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，再調節量筒內外液面高度使之相同；仰視讀數偏小；

(3)試管和藥品在實驗前后的質量差即為生成的氧氣的質量，根據氣體摩爾體n=V/Vm計算。

(1)裝置氣密性檢驗的原理是:通過氣體發生器與附設的液體構成封閉體系，根據改變體系內壓強時產生的現象(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：加熱高錳酸鉀制取氧氣時的檢驗裝置氣密性的方法為：往廣口瓶中注滿水，塞緊橡皮塞，按裝置圖連接好裝置，用手將試管底部捂熱，若觀察到廣口瓶中長玻璃管內液面上升，松開手后,過一會長玻璃管內的液面下降，則證明該裝置不漏氣；

故答案是：往廣口瓶中注滿水，塞緊橡膠塞，按裝置圖連接好裝置，用手將試管底部捂熱，若觀察到廣口瓶中長玻璃管內液面上升，松開手后,過一會兒長玻璃管內的液面下降，則證明該裝置不漏氣；

(2)因為排出的氣體是需要用排出的水的體積衡量的，而反應前后的量筒溫度是不同的，因此反應終止應該先停止加熱，待體系恢復到室溫時，才取出導管；這一步操作跟通常的實驗不同，所以停止加熱時導管的出口要高于量筒內的液面，此時即使不取出導管而停止加熱，也不會造成水的倒吸；停止加熱、回到室溫后，將量筒下移以調節量筒內的液面與水槽一致，此時量筒內氣體壓強也為大氣壓，讀數才是正確的；所以操作順序為:①使氣體都冷卻至室溫；②調整量筒內外液面高度使之相同；③讀取量筒內氣體的體積；根據量筒的結構可知，仰視讀數使得讀數偏小；

故答案是: 調整量筒的高度使廣口瓶和量筒內的液面高度相同；偏小；

(3)生成的氧氣的質量m=15.95-15.55=0.4g，氧氣物質的量n=m/M=0.4/32=0.0125mol；氧氣的體積V=279.7mL=0.2797L，則氣體摩爾體積Vm=V/n=0.2797L/0.0125mol=22.38 L·mol-1；

故答案是: 0.0125； 22.38L·mol-1。