Question

17．利用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)定常溫常壓下氣體的摩爾體積．

甲同學(xué)利用如圖1裝置，根據(jù)下列步驟完成實(shí)驗(yàn)：
①裝配好裝置，作氣密性檢查．
②②用砂紙擦去鎂帶表面的氧化物，然后取0.108g的鎂帶．
③取下A瓶加料口的橡皮塞，用小燒杯加入20mL水，再把已稱量的鎂帶加到A瓶的底部，用橡皮塞塞緊加料口．
④用注射器從A瓶加料口處抽氣，使B瓶導(dǎo)管內(nèi)外液面持平．
⑤用注射器吸取10mL3mol•L^-1硫酸溶液，用針頭扎進(jìn)A瓶加料口橡皮塞，將硫酸注入A瓶，注入后迅速拔出針頭．
⑥當(dāng)鎂帶完全反應(yīng)后，讀取C瓶中液體的體積，記錄數(shù)據(jù)．⑦用注射器從A瓶加料口處抽出8.0mL氣體，使B瓶中導(dǎo)管內(nèi)外液面持平．⑧讀出C瓶中液體體積是115.0mL．
完成下列填空：
（1）在常溫常壓下氣體摩爾體積理論值約為24.5L/mol，甲同學(xué)測(cè)出此條件下lmol氣體的體積為25.1L，計(jì)算此次實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差為+2.5%＜保留2位有效數(shù)字）．引起該誤差的可能原因是ac．
a．鎂帶中含鋁；   b．沒有除去鎂帶表面的氧化物； c．反應(yīng)放熱； d．所用硫酸的量不足
（2）丙同學(xué)提出可用如上右圖2裝置完成該實(shí)驗(yàn)．該裝置氣密性的檢查方法是：從水準(zhǔn)管中加入水，快速上移或下移水準(zhǔn)管，若量氣管內(nèi)液面最終與水準(zhǔn)管液面存在穩(wěn)定的液面差即氣密性良好．
（3）與原方案裝置相比，丙同學(xué)使用的裝置實(shí)驗(yàn)精度更高．請(qǐng)說明理由（回答兩條）該裝置能更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確地控制氣壓不變，量氣管由滴定管改制，讀數(shù)更精確等．

Answer 1

分析 （1）加入的硫酸溶液體積也計(jì)算在量氣瓶中的液體體積，反應(yīng)后抽出的氣體體積調(diào)整液面平衡，所以需要在氣體體積中加入抽出氣體的體積，可得生成氫氣的體積為，根據(jù)Mg的質(zhì)量計(jì)算生成氫氣物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算氣體摩爾體積；
相對(duì)誤差是指測(cè)量所造成的絕對(duì)誤差與真值之比，再乘以100%所得的數(shù)值；
反應(yīng)放熱，氣體體積熱脹冷縮，Mg中含有Al時(shí)，生成氫氣體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定值偏大，沒有除去鎂帶表面的氧化物、所用硫酸的量不足，導(dǎo)致生成氫氣體積偏小，導(dǎo)致測(cè)定值偏�。�
（2）利用液封氣體，形成量氣管內(nèi)與水準(zhǔn)管內(nèi)液面存高度差，一定時(shí)間內(nèi)液面差不變，說明氣密性良好；
（3）與圖1相比，該裝置能更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確地控制氣壓不變；量氣管由滴定管改制，讀數(shù)更精確等．

解答 解：（1）生成氫氣的體積為115mL-10mL+8mL=113mL，0.108gMg完全反應(yīng)得到氫氣為 $\frac{0.108g}{24g/mol}$=0.0045mol，可得氣體摩爾體積為$\frac{0.113L}{0.0045mol}$=25.1mol/L，相對(duì)誤差為$\frac{25.1mol/L-24.5mol/L}{24.5mol/L}$×100%=+2.5%，
反應(yīng)放熱，氣體體積熱脹冷縮，Mg中含有Al時(shí)，生成氫氣體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定值偏大，沒有除去鎂帶表面的氧化物、所用硫酸的量不足，導(dǎo)致生成氫氣體積偏小，導(dǎo)致測(cè)定值偏小，故選ac，
故答案為：25.1L；+2.5；ac；
（2）該裝置氣密性的檢查方法是：從水準(zhǔn)管中加入水，快速上移或下移水準(zhǔn)管，若量氣管內(nèi)液面最終與水準(zhǔn)管液面存在穩(wěn)定的液面差即氣密性良好，
故答案為：從水準(zhǔn)管中加入水，快速上移或下移水準(zhǔn)管，若量氣管內(nèi)液面最終與水準(zhǔn)管液面存在穩(wěn)定的液面差即氣密性良好；
（3）與圖1相比，該裝置能更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確地控制氣壓不變，借助水浴裝置，實(shí)驗(yàn)溫度更接近常溫（水浴能減小反應(yīng)放熱帶來的誤差），量氣管由滴定管改制，讀數(shù)更精確，
故答案為：該裝置能更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確地控制氣壓不變；量氣管由滴定管改制，讀數(shù)更精確等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，涉及氣體摩爾體積的測(cè)定，關(guān)鍵是理解測(cè)定原理計(jì)算生成氫氣的體積，較好的考查學(xué)生分析計(jì)算能力，題目難度中等．