Question

測定1mol氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占體積的實驗操作的步驟如下：①按如圖裝配實驗裝置．②洗凈試管然后充分干燥．
③向500mL燒瓶里裝滿水，向500mL燒杯里加入少量水，把連接燒瓶和燒杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也裝滿水，在中間不要留下氣泡，然后用彈簧夾把橡皮管B夾緊．
④稱得試管的質(zhì)量為14.45g，往試管里加入KClO₃和MnO₂的混合物，再稱其質(zhì)量為（15.95g．）⑤打開彈簧夾，把燒杯舉起使燒瓶和燒杯中的水面一致，再關(guān)閉彈簧夾，然后把燒杯中的水倒掉．⑥打開彈簧夾，加熱試管的混合物到不再產(chǎn)生氣體，即水不再流向燒杯時為止．⑦反應(yīng)完畢后把裝置放置冷卻到室溫．⑧調(diào)節(jié)燒杯的高度使燒瓶和燒杯中的水面一致，然后再關(guān)閉彈簧夾．⑨用500mL量筒測量燒杯里水的體積為285.0mL，把它換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為279.7mL．⑩再稱量冷卻后試管的質(zhì)量為15.55g．
（1）在操作⑦中，裝置冷卻時，玻璃管C的出口，一直要在燒杯的水中，不能離開水面，其理由是

 

．
（2）簡述操作⑧的必要性，即為什么要調(diào)節(jié)燒杯的高度，使燒瓶和燒杯中的水面一致？

 

．
（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol氧氣所占的體積（保留小數(shù)后兩位）為

 

L；混合物中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

分析：測定1mol氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占體積原理是通過測量氧氣排出的水的體積，進(jìn)而確定產(chǎn)生的氧氣的體積，成功的關(guān)鍵是燒瓶內(nèi)的氣體在反應(yīng)前后是否處于同一狀態(tài)，即是否同溫同壓，由于氣體體積的大小受溫度、壓強(qiáng)的影響，若燒杯內(nèi)的液面不一致，則造成壓強(qiáng)的改變，使誤差增大．若反應(yīng)完后未冷卻至室溫，則會更多地偏離標(biāo)準(zhǔn)狀況，使結(jié)果不準(zhǔn)確．

解答：解：（1）若玻璃管C的出口離開水面，則在溫度降低時，瓶內(nèi)的壓強(qiáng)降低，燒杯中的水回流，燒杯中多排入的水不能被吸入燒瓶，導(dǎo)致測得氣體的體積偏大．所以裝置冷卻時，玻璃管C的出口一直要在燒杯的水中，不能離開水面，故答案為：溫度降低時，燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)降低，這時燒杯中的水就會回流，從而可以準(zhǔn)確地求出氣體的體積；
（2）操作中第⑧步調(diào)節(jié)燒杯的高度使燒瓶和燒杯中的水面一致，然后再關(guān)閉彈簧夾，是為了保持容器內(nèi)外氣壓相等，如果不一致，就不能準(zhǔn)確量出氣體的體積，故答案為：如果燒瓶中的壓強(qiáng)和外界大氣壓不一致，就不能準(zhǔn)確地求出氣體體積；
（3）反應(yīng)前試管及藥品總質(zhì)量為15.95g，反應(yīng)后總質(zhì)量為15.55g，反應(yīng)后減少了0.4g為生成的氧氣的質(zhì)量．
設(shè)氯酸鉀質(zhì)量為x，
2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑
245               96
x                 0.4g

245

x

=

96

0.4g

   
x=1.02g
二氧化錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

15.95g-14.45g-1.02g

15.95g-14.45g

×100%=32%；
氧氣的密度為：

0.4g

0.2797L

=1.43g/L
1mol氧氣所占的體積為

32g

1.43g/L

=22.38L，故答案為：22.38；32%．

點評：本題考查根據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)測定氣體的體積，難度不大，本題關(guān)健理清操作步驟每一步的作用，通過測量水的體積而測氧氣的體積，反應(yīng)前后固體質(zhì)量減少的質(zhì)量為生成的氧氣的質(zhì)量．