Question

19．在化學(xué)研究領(lǐng)域，經(jīng)常需要對一些物質(zhì)進(jìn)行性質(zhì)的確定．如利用下列裝置（夾持儀器已略去）測出一定質(zhì)量鎂與鹽酸反應(yīng)放出的氣體體積，對金屬鎂的相對原子質(zhì)量進(jìn)行測定，實驗步驟如下：
①準(zhǔn)確稱量m g金屬鎂（已除去表面氧化膜），用銅網(wǎng)包住放入干凈的試管中；
②按圖示組裝好裝置，然后在關(guān)閉活塞的分液漏斗中裝入一定體積2mol/L的鹽酸；
③調(diào)整右邊玻璃管（帶均勻刻度值），讓U型管兩端液面在同一水平面，讀出右邊玻璃管的液面刻度值為V₁mL；
④打開分液漏斗活塞，讓一定量的鹽酸進(jìn)入試管中后立即關(guān)閉活塞；
⑤當(dāng)鎂條反應(yīng)完后，等裝置冷卻至室溫后，再上下調(diào)節(jié)右邊玻璃管的高度，使兩端管內(nèi)液面在同一水平面，讀出右邊玻璃管的液面刻度為V₂mL．
請回答下列問題：
（1）寫出你認(rèn)為步驟⑤中空格應(yīng)進(jìn)行的操作等裝置冷卻至室溫后，再上下調(diào)節(jié)右邊玻璃管的高度，使兩端管內(nèi)液面在同一水平面．
（2）若V₁，V₂均是折算為標(biāo)況下的值，則鎂的相對原子質(zhì)量Ar（Mg）的實驗測定表達(dá)式為Ar（Mg）=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$，你認(rèn)為此表達(dá)式求出的值是否準(zhǔn)確？不（填‘是’或‘不’），主要問題為進(jìn)入試管中的鹽酸的體積也計入了產(chǎn)生的氣體體積中（若回答‘是’則此空不填）
（3）步驟①中，為什么要用銅網(wǎng)包住鎂條？讓鎂條浸沒在鹽酸中，防止鎂與氧氣反應(yīng)，使鎂全部用來產(chǎn)生氫氣．

Answer 1

分析 （1）氣體會熱脹冷縮，且u型管內(nèi)的液面差造成的壓強(qiáng)差會使氣體被壓縮；
（2）根據(jù)題意可知，mg鎂反應(yīng)生成的氫氣的體積為（V₂-V₁）mL，從而可以求出氫氣的物質(zhì)的量，然后根據(jù)1molMg～1molH₂，從而可以求出mg鎂的物質(zhì)的量，繼而能表示出鎂的相對原子質(zhì)量Ar（Mg）；由于鹽酸的加入能排出一部分氣體，故所收集到的氫氣的體積偏大；
（3）金屬鎂的密度比較小，和鹽酸劇烈反應(yīng)時容易接觸到空氣，用銅網(wǎng)包裹可以確保鎂沉在鹽酸溶液的內(nèi)部，從而鎂全部和鹽酸反應(yīng)．

解答 解：（1）鎂和鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故反應(yīng)生成的氫氣開始時溫度偏高，故體積偏大，且u型管內(nèi)的液面差造成的壓強(qiáng)差會使氣體被壓縮，故應(yīng)等裝置冷卻至室溫后，再上下調(diào)節(jié)右邊玻璃管的高度，使兩端管內(nèi)液面在同一水平面后再讀數(shù)，故答案為：等裝置冷卻至室溫后，再上下調(diào)節(jié)右邊玻璃管的高度，使兩端管內(nèi)液面在同一水平面；
（2）根據(jù)題意可知，mg鎂反應(yīng)生成的氫氣的體積為（V₂-V₁）mL，故氫氣的物質(zhì)的量為n=$\frac{（{V}_{2}-{V}_{1}）mL×1{0}^{-3}}{22.4L/mol}$=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}$mol，而鎂和鹽酸反應(yīng)時1molMg～1molH₂，故可知mg鎂的物質(zhì)的量n=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}$mol，而摩爾質(zhì)量M=$\frac{m}{n}$=$\frac{mg}{\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}mol}$=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$g/mol，故鎂的相對原子質(zhì)量在數(shù)值A(chǔ)r（Mg）=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；由于鹽酸的加入能排出一部分氣體，故所收集到的氫氣的體積偏大，故表達(dá)式不準(zhǔn)確．故答案為：$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；不；進(jìn)入試管中的鹽酸的體積也計入了產(chǎn)生的氣體體積中；
（3）金屬鎂的密度比較小，和鹽酸劇烈反應(yīng)時容易接觸到空氣而被氧氣氧化，用銅網(wǎng)包裹可以確保鎂沉在鹽酸溶液的內(nèi)部，從而確保鎂全部和鹽酸反應(yīng)生成氫氣．故答案為：讓鎂條浸沒在鹽酸中，防止鎂與氧氣反應(yīng)，使鎂全部用來產(chǎn)生氫氣．

點評 本題考查了用實驗法來進(jìn)行物質(zhì)的相對原子質(zhì)量的測定，會根據(jù)實驗裝置來分析測定的原理是解題的關(guān)鍵，難度不大．