Question

13．某中學(xué)有甲、乙兩個(gè)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(cè)定通常狀況（約20℃，1atm）下氣體摩爾體積．
（1）甲組同學(xué)擬選用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置完成實(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、空接空（填接口字母，可不填滿）；
②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先打開(kāi)分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開(kāi)其活塞，一會(huì)兒后稀硫酸不能順利滴入錐形瓶．請(qǐng)你幫助分析原因鎂、鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大；
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，該組同學(xué)應(yīng)怎樣測(cè)量實(shí)驗(yàn)中生成氫氣的體積？待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后，上下移動(dòng)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(huì)將瓶?jī)?nèi)空氣排出，使所測(cè)氫氣體積偏大；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測(cè)氫氣體積偏小．于是他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
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?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開(kāi)分液漏斗活塞時(shí)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(cè)得4個(gè)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^-1．

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(cè)定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長(zhǎng)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根據(jù)鎂、鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大分析；
③保持分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)相等是讀取示數(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，必須滿足量筒中的液面與廣口瓶的液面相平，讀數(shù)時(shí)一定要平視讀數(shù)；
（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(duì)稀硫酸順利等下的影響及對(duì)測(cè)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(lái)計(jì)算即可．

解答 解：（1）①裝置的組裝順序：合金酸水反應(yīng)，用排水量氣法測(cè)定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長(zhǎng)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)椋海ˋ）接（E）（D）接（G）；
故答案為：E；D；G；
②鋁與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣使錐形瓶?jī)?nèi)氣壓增大，錐形瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)大于大氣壓，所以稀硫酸不能順利滴入錐形瓶中，
故答案為：鎂、鋁與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大；
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，該組同學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中生成氫氣的體積方法為：待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后，上下移動(dòng)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(shí)的體積，
故答案為：待實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后，上下移動(dòng)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(shí)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?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開(kāi)分液漏斗活塞時(shí)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?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開(kāi)分液漏斗活塞時(shí)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)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL，產(chǎn)生氣體體積為（V₂-V₁）ml即產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量是$\frac{（{V}_{1}-{V}_{2}）×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}$，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理：
     2Al～3H₂↑
    2        3
$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{27}$   $\frac{（{V}_{1}-{V}_{2}）×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}$
解得Vm=$\frac{18（{V}_{1}-{V}_{2}）}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L•moL^-1，
故答案為：$\frac{18（{V}_{1}-{V}_{2}）}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L•moL^-1．

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