Question

16．某中學有甲、乙兩個探究性學習小組，他們擬用小顆粒狀鋁硅合金與足量稀硫酸的反應測定通常狀況（約20℃，1atm）下氣體摩爾體積．

（1）甲組同學擬選用下列實驗裝置如圖1完成實驗：
①該組同學必須選用的裝置的連接順序是A接E、D接G、無接無（填接口字母，可不填滿）；
②實驗結束時，該組同學測量實驗中生成氫氣的體積？應注意：（填二點）待實驗裝置冷卻后，上下移動量筒，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）乙組同學仔細分析甲組同學的實驗裝置后，認為：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏�。�于是他們設計了如圖2所示的實驗裝置．
①裝置中導管a的二個作用是：使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進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實驗中準確測得4個數(shù)據(jù)：實驗前鋁硅合金的質量為m₁ g，實驗后殘留固體的質量為m₂ g，實驗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．

Answer 1

分析 （1）①裝置的組裝順序：合金與水反應，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，增大壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內導管應伸入量筒底部；
②保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等是讀取示數(shù)的關鍵點；
（2）①導管a能夠使錐形瓶和分液漏斗中的壓強相等，據(jù)此分析對稀硫酸順利等下的影響及對測定氫氣體積的影響；②硅鋁合金中，只有金屬鋁可以和硫酸反應產生氫氣，硅和硫酸之間不反應，根據(jù)化學反應中量的關系來計算即可．

解答 解：（1）①裝置的組裝順序：合金與水反應，用排水量氣法測定氫氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，利用增大壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氫氣的體積，量筒內導管應伸入量筒底部，故連接順序為：E、D、G；故答案為：E、D、G；
②根據(jù)氣壓原理，待實驗裝置冷卻后，上下移動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，此時的體積即為常溫常壓下的體積，即氫氣在通常狀況時的體積，故答案為：待實驗裝置冷卻后，上下移動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的體積；
（2）①裝置中導管a的作用是：保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進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：保持分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進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實驗前鋁硅合金的質量m₁ g，實驗后殘留固體的質量m₂ g，則金屬鋁的質量是m₁-m₂，實驗后量筒中液面讀數(shù)為VmL，即產生的氣體物質的量是$\frac{V×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}$，根據(jù)化學反應原理：
       2Al～3H₂↑
       2        3
      $\frac{m{{\;}_{1}-m}_{2}}{27}$   $\frac{V×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}$ 
即$\frac{2}{\frac{{{m}_{1}-m}_{2}}{27}}=\frac{3}{\frac{V×1{0}^{-3}}{{V}_{m}}}$，解得Vm=$\frac{18V}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L•moL^-1，
故答案為：$\frac{18V}{1000（{m}_{1}-{m}_{2}）}$L•moL^-1．

點評 本題主要考查物質含量的測定、對實驗原理與裝置的理解、實驗方案設計等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合考查，需要學生具有知識的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．