Question

20．欲測定金屬鎂的相對原子質(zhì)量．請利用如圖給定的儀器組成一套實驗裝置（每件儀器只能使用一次，假設(shè)各氣體的體積可看作標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得，而標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的密度為（ρg/mL））．填寫下列各項（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．
（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)至適當(dāng)?shù)臏囟葧r，測得量筒C中水的體積為VmL；
②擦掉鎂條表面的氧化膜，將其置于天平上稱量，得質(zhì)量為mg，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)鎂完全溶解時再關(guān)閉這個活塞，這時廣口瓶A中共放入水V_bmL．
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算出金屬鎂的相對原子質(zhì)量，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$．
（4）若試管B的溫度未冷卻至室溫，就讀出量筒C中水的體積，這將會使所測相對原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
（5）若未擦凈鎂條表面的氧化膜就進(jìn)行實驗，這將使所測相對質(zhì)量數(shù)據(jù)偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 本題測定鎂的相對分子質(zhì)量的方法是通過鎂與鹽酸反應(yīng)，測定生成的氫氣的質(zhì)量，再根據(jù)化學(xué)方程式計算出鎂的相對分子質(zhì)量．要明確每個裝置的作用，A裝置起一個增壓作用，在B裝置中鎂和鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，C裝置測量水的體積，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)實驗原理和各裝置的作用，我們可以按步驟連接裝置．為了使實驗結(jié)果準(zhǔn)確，測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為 a、h、g、b、c、f、e、d，注意要想排出洗氣瓶中的液體時，氣體要從短導(dǎo)管進(jìn)入，液體從長導(dǎo)管排出；故答案為：a、h、g、b、c、f、e、d；
（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)此可得實驗的步驟為：③②④①；故答案為：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)金屬鎂的相對原子質(zhì)量為x
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑
x                           2
mg                      $\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g
$\frac{x}{2}=\frac{mg}{\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}g}$
 x=$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$
故填：$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$；
（4）若未將試管B冷卻至室溫就測量量筒C中水的體積，C中的水的體積要比實際體積大，就造成生成的氫氣多的假象，這將會使所得鎂的相對原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏低；故填：偏小‘
（5）若未擦凈鎂條表面氧化膜就進(jìn)行實驗，氧化鎂會與酸反應(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)，也會使生成氫氣比理論上要少，這兩種情況將會使所測鎂的相對原子質(zhì)量數(shù)據(jù)偏高；故填：偏大．

點評 典型的實驗探究題，熟練掌握實驗中導(dǎo)致出現(xiàn)誤差的原因，并能分析清楚每步實驗的目的即可準(zhǔn)確解答該題．