Question

12．利用如圖所給儀器組成的實驗裝置（每件儀器只能使用一次，氣流從左到右），可測定金屬鎂的相對原子質量．（已知標準狀況下每22.4L氫氣的質量為2g，氣體體積示作標準狀況下測得）

（1）各種儀器接口連接的順序應是a、h、g、b、c、f、e、d．（用小寫字母表示）
（2）連接好儀器后，要進行的操作有如下幾步，其先后順序是③②④①．
①待儀器B中的物質恢復到室溫，測得量筒C中水的體積為V₁mL；
②擦除鎂條表面的氧化膜，將其置于天平上稱量，得質量為mg，并將其投入試管B中有孔隔板上；
③檢查裝置的氣密性；
④旋開裝置A上分液漏斗的活塞，使其中的水順利流下，當鎂完全溶解時再關閉這個活塞，這時廣口瓶A中共放入水V₂mL；
（3）根據實驗數據可算出金屬鎂的相對原子質量，其數學表達式為$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$．
（4）若出現下列情況，則會使所測相對原子質量數據偏大的是CD；
A．試管B的溫度未冷卻到室溫就讀出量筒中水的體積  B．鎂條中含有雜質鋁
C．鎂條中含有與硫酸不反應的雜質          D．沒有除去鎂條表面的氧化膜．

Answer 1

分析 本題測定鎂的相對分子質量的方法是通過鎂與鹽酸反應，測定生成的氫氣的質量，再根據化學方程式計算出鎂的相對分子質量．要明確每個裝置的作用，A裝置起一個增壓作用，在B裝置中鎂和鹽酸進行反應，C裝置測量水的體積，也就是生成的氫氣排開水的體積，D裝置是把生成氫氣的體積轉化成水的體積，E中盛放的是反應物鹽酸．根據實驗原理和各裝置的作用，我們可以按步驟連接裝置．為了使實驗結果準確，測量的氫氣的體積和所用的鎂條的質量都要準確．

解答 解：（1）假設氣流方向由左向右，則各儀器的接口連接的先后順序為：a、h、g、b、c、f、e、d，注意要想排出洗氣瓶中的液體時，氣體要從短導管進入，液體從長導管排出；
（2）連接好儀器后，要先檢查氣密性，再放入藥品，然后收集氣體，據此可得實驗的步驟為：③②④①；
（3）氫氣的體積為：（V₁-V₂）mL，即$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{1000}$L；已知標準狀況下每22.4L氫氣的質量為2g，則其質量為：$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g，
設金屬鎂的相對原子質量為x
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑
x                          2
mg                        $\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g    

$\frac{x}{mg}$=$\frac{2}{\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}g}$
x=$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$
（4）若未擦凈鎂條表面氧化膜就進行實驗，氧化鎂會與酸反應，但不生成氫氣，使生成氫氣比理論上要少，鎂條中含有與硫酸不反應的雜質，也會使生成氫氣比理論上要少，這兩種情況將會使所測鎂的相對原子質量數據偏高；若未將試管B冷卻至室溫就測量量筒C中水的體積，C中的水的體積要比實際體積大，就造成生成的氫氣多的假象，這將會使所得鎂的相對原子質量數據偏低；鎂條中含有雜質鋁時，生成的氫氣比純鎂多，這將會使所得鎂的相對原子質量數據偏低，故選：CD，AB．
故答案為：（1）a、h、g、b、c、f、e；  
（2）③②④①；
（3）$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$；
（4）CD．

點評 典型的實驗探究題，熟練掌握實驗中導致出現誤差的原因，并能分析清楚每步實驗的目的即可準確解答該題．