Question

12．某小組設(shè)計(jì)利用氯酸鉀制氧氣來測(cè)定氣體摩爾體積的探究實(shí)驗(yàn)．裝置
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將適量的氯酸鉀粉末和二氧化錳粉末混合均勻，放入干燥的試管中，準(zhǔn)確稱量試管和藥品的總質(zhì)量為15.95g．
②連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢查裝置的氣密性．
③加熱反應(yīng)，直到不再有氣體產(chǎn)生為止．
④測(cè)量排入量筒的水的體積為285.0mL．
⑤準(zhǔn)確稱量試管和殘留物的質(zhì)量為15.55g．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：
（1）此裝置如何檢查氣密性往廣口瓶中注滿水，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(zhǎng)玻璃管內(nèi)液面上升，松開手后，過一會(huì)長(zhǎng)玻璃管內(nèi)的液面下降，則證明該裝置不漏氣
（2）本實(shí)驗(yàn)通過讀取量筒內(nèi)水的體積來測(cè)得收集的氣體的體積，但在此操作前還需進(jìn)行兩步主要操作，請(qǐng)按操作順序?qū)懗觯?br />①使氣體都冷卻至室溫；②調(diào)整量筒內(nèi)外液面高度使之相同；讀取量筒內(nèi)氣體的體積；仰視讀數(shù)使得讀數(shù)偏�。�
讀取量筒內(nèi)液體體積時(shí)，若俯視讀數(shù)，則讀取的氧氣的體積偏大（選填“偏大”、“偏小”、“無影響”）．
（3）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氧氣的物質(zhì)的量是0.0125 mol；實(shí)驗(yàn)測(cè)得的氧氣的氣體摩爾體積是22.8L/mol（精確到0.01）

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)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(zhǔn)確測(cè)量氣體體積必須保持量筒內(nèi)外氣體的溫度和壓強(qiáng)相等，因此在讀取量筒內(nèi)氣體的體積之前，應(yīng)使試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻至室溫；再調(diào)節(jié)量筒內(nèi)外液面高度使之相同；仰視量筒，是刻度定液面，量取體積增大；
（3）試管和藥品在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量差即為生成的氧氣的質(zhì)量，根據(jù)氣體摩爾體V_m=$\frac{V}{n}$計(jì)算．

解答 解：（1）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)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(shí)的檢驗(yàn)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(zhǎng)玻璃管內(nèi)液面上升，松開手后，過一會(huì)長(zhǎng)玻璃管內(nèi)的液面下降，則證明該裝置不漏氣；
故答案為：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(zhǎng)玻璃管內(nèi)液面上升，松開手后，過一會(huì)長(zhǎng)玻璃管內(nèi)的液面下降，則證明該裝置不漏氣；
（2）因?yàn)榕懦龅臍怏w是需要用排出的水的體積衡量的，而反應(yīng)前后的量筒溫度是不同的，因此，反應(yīng)終止應(yīng)該先停止加熱，待體系恢復(fù)到室溫時(shí)，才取出導(dǎo)管．這一步操作跟通常的實(shí)驗(yàn)不同，所以停止加熱時(shí)導(dǎo)管的出口要高于量筒內(nèi)的液面，此時(shí)即使不取出導(dǎo)管而停止加熱，也不會(huì)造成水的倒吸；停止加熱、回到室溫后，將量筒下移以調(diào)節(jié)量筒內(nèi)的液面與水槽一致，此時(shí)量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)也為大氣壓，讀數(shù)才是正確的；所以正確的操作順序?yàn)椋菏乖嚬芎蛷V口瓶?jī)?nèi)氣體都冷卻至室溫；調(diào)整量筒的高度使其液面與廣口瓶?jī)?nèi)液面相平；讀取量筒內(nèi)氣體的體積；仰視讀數(shù)使得量取液體體積大于刻度線，量取結(jié)果偏大，
故答案為：使試管和廣口瓶?jī)?nèi)氣體都冷卻至室溫；調(diào)整量筒的高度使其液面與廣口瓶?jī)?nèi)液面相平；偏大；
（3）生成的氧氣的質(zhì)量m=15.95g-15.55g=0.4g，氧氣物質(zhì)的量n=$\frac{m}{M}$=$\frac{0.4g}{32g/mol}$=0.0125mol，氧氣的體積v=285mL=0.285L．則氣體摩爾體積V_m=$\frac{V}{n}$=$\frac{0.285L}{0.0125mol}$=22.8L/mol．
故答案為：0.0125mol；22.8L/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題比較全面的考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)雙基知識(shí)，包括的考點(diǎn)有實(shí)驗(yàn)的操作、原理、數(shù)據(jù)的采用和處理，考察對(duì)裝置圖形的觀察，利用常用的中學(xué)儀器做定量實(shí)驗(yàn)，難度中等．