Question

15．利用如圖給定的儀器組成一套實(shí)驗(yàn)裝置，可測(cè)定金屬鎂的相對(duì)原子質(zhì)量（已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下每22.4L氫氣的質(zhì)量為2g，假設(shè)氣體的體積可看作標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得，每件儀器只能使用一次，氣流從左到右）．

（1）各種儀器連接的先后順序（用小寫字母表示）應(yīng)是a、h、g、b、c、f、e、d．
（2）連接好儀器后，要進(jìn)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(zhì)恢復(fù)到適當(dāng)?shù)臏囟葧r(shí)，測(cè)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(zhì)量為m g，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(dāng)鎂完全溶解時(shí)再關(guān)閉這個(gè)活塞，這時(shí)廣口瓶A中共放入水V₂mL；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可算出金屬鎂的相對(duì)原子質(zhì)量，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$．
（4）若出現(xiàn)下列情況，則會(huì)使所測(cè)相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏大的是CD；會(huì)使所測(cè)相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏小的是AB．
A．試管B的溫度未冷卻到室溫就讀出量筒C中水的體積      B．鎂條中含有雜質(zhì)鋁
C．鎂條中含有與硫酸不反應(yīng)的雜質(zhì)      D．沒有除去鎂條表面的氧化膜．

Answer 1

分析 本題測(cè)定鎂的相對(duì)分子質(zhì)量的方法是通過鎂與鹽酸反應(yīng)，測(cè)定生成的氫氣的質(zhì)量，再根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出鎂的相對(duì)分子質(zhì)量．要明確每個(gè)裝置的作用，A裝置起一個(gè)增壓作用，在B裝置中鎂和鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，C裝置測(cè)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(zhuǎn)化成水的體積，E中盛放的是反應(yīng)物鹽酸．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和各裝置的作用，我們可以按步驟連接裝置．為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)量的氫氣的體積和所用的鎂條的質(zhì)量都要準(zhǔn)確．

解答 解：（1）假設(shè)氣流方向由左向右，則各儀器的接口連接的先后順序?yàn)椋篴、h、g、b、c、f、e、d，注意要想排出洗氣瓶中的液體時(shí)，氣體要從短導(dǎo)管進(jìn)入，液體從長導(dǎo)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(jù)此可得實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)狀況下每22.4L氫氣的質(zhì)量為2g，則其質(zhì)量為：$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g，
設(shè)金屬鎂的相對(duì)原子質(zhì)量為x
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑
x             2
mg            $\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g    
$\frac{x}{mg}$=$\frac{2}{\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200m}g}$
x=$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$
故答案為：$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$．
（4）若未擦凈鎂條表面氧化膜就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，氧化鎂會(huì)與酸反應(yīng)，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(yīng)的雜質(zhì)，也會(huì)使生成氫氣比理論上要少，這兩種情況將會(huì)使所測(cè)鎂的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏高；若未將試管B冷卻至室溫就測(cè)量量筒C中水的體積，C中的水的體積要比實(shí)際體積大，就造成生成的氫氣多的假象，這將會(huì)使所得鎂的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏低；鎂條中含有雜質(zhì)鋁時(shí)，生成的氫氣比純鎂多，這將會(huì)使所得鎂的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)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，AB．

點(diǎn)評(píng) 典型的實(shí)驗(yàn)探究題，熟練掌握實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致出現(xiàn)誤差的原因，并能分析清楚每步實(shí)驗(yàn)的目的即可準(zhǔn)確解答該題．