Question

【題目】某研究性學習小組欲測定室溫下(25 ℃、101 kPa)的氣體摩爾體積，請回答以下問題。該小組設計的簡易實驗裝置如下圖所示：

該實驗的主要操作步驟如下：

步驟一:

（1）①配制100 mL 1.0 mol·L－1的鹽酸,需要20%,密度為1.1g·cm-3的鹽酸的體積為______。

②配制過程中所需要的玻璃儀器有__________________________________________。

③下列操作會導致物質的量濃度偏大的是_________________

A．轉移溶液后未洗滌燒杯和玻璃棒就直接定容

B．在容量瓶中進行定容時仰視刻度線

C．在容量瓶中進行定容時俯視刻度線

D．定容后把容量瓶倒置搖勻，發現液面低于刻度線，又補足了所缺的水

步驟二: 用量筒量取出10.0 mL 1.0 mol·L－1的鹽酸加入錐形瓶中；

步驟三: （2）稱取a g已除去表面氧化膜的鎂條，并系于銅絲末端，為使HCl全部參加反應，a的數值至少為________；

步驟四: 往廣口瓶中裝入足量水，按上圖連接好裝置，檢查裝置的氣密性；

步驟五: （3）反應結束后待體系溫度恢復至室溫，讀取量筒中水的體積為V mL。

①實驗步驟五中應選用________(填序號)的量筒。

A．100 mL　　　B．200 mL　　　C．500 mL

②讀數時除恢復到室溫,視線與液體凹液面的最低處相平外，還要注意_____________________。

③若忽略水蒸氣的影響，在實驗條件下測得氣體摩爾體積的計算公式為Vm＝________，若未除去鎂條表面的氧化膜，則測量結果________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】 16.6mL 量筒；燒杯；100 mL容量瓶；膠頭滴管；玻璃棒 C 0.12 B 量筒內的液面與廣口瓶內液面相平 0.2V L·mol－1 偏小

【解析】由題意知，該實驗原理是用一定量的鹽酸與足量鎂反應生成氫氣，排水測氣，水的體積等于氫氣的體積，最后根據鹽酸的物質的量確定氫氣的物質的量，求出一定條件下的氣體摩爾體積。

步驟一:

（1）①20%,密度為1.1g·cm-3的鹽酸的物質的量濃度為 mol/L，根據稀釋定律c1V1=c2V2可以求出配制100 mL 1.0 mol·L－1的鹽酸,需要20%,密度為1.1g·cm-3的鹽酸的體積為16.6mL。

②配制過程中所需要的玻璃儀器有量筒；燒杯；100 mL容量瓶；膠頭滴管；玻璃棒。

③A．轉移溶液后未洗滌燒杯和玻璃棒就直接定容，溶質減少，濃度偏小；B．在容量瓶中進行定容時仰視刻度線，液面高于刻度線，溶液體積偏大，濃度偏小；C．在容量瓶中進行定容時俯視刻度線，液面低于刻度線，濃度偏大；D．定容后把容量瓶倒置搖勻，發現液面低于刻度線，又補足了所缺的水，溶液體積就偏大了，濃度偏小。所以導致物質的量濃度偏大的是C。

步驟二: 用量筒量取出10.0 mL 1.0 mol·L－1的鹽酸加入錐形瓶中，可以計算出n(H+)=0.01mol，可以溶解鎂的物質的量n(Mg)=1/2 n(H+)=0.005mol，理論上可以生成氫氣的物質的量為0.005mol，這些氫氣在標準狀況下體積為112mL；

步驟三: （2）稱取a g已除去表面氧化膜的鎂條，并系于銅絲末端，為使HCl全部參加反應，n(Mg)至少為0.005mol，鎂的摩爾質量為24g/mol，所以a的數值至少為0.12；

步驟四: 往廣口瓶中裝入足量水，按上圖連接好裝置，檢查裝置的氣密性；

步驟五: （3）反應結束后待體系溫度恢復至室溫，讀取量筒中水的體積為V mL。

①量筒中的水是氫氣排出的，所以水的體積等于氫氣的體積，根據氫氣在標準狀況下體積為112mL，在25 ℃、101 kPa下估計不會超過200mL（一定壓強下，氣體體積與熱力學溫度成正比），因此實驗步驟五中應選用B（200 mL）的量筒。

②讀數時除恢復到室溫,視線與液體凹液面的最低處相平外，為保證反應裝置系統內外的壓強相等，還要注意量筒內的液面與廣口瓶內液面相平，這樣測得的體積才較準確。

③若忽略水蒸氣的影響，在實驗條件下測得氣體摩爾體積的計算公式為Vm＝=0.2V L·mol－1，若未除去鎂條表面的氧化膜，則生成的氫氣體積減少，使測量結果偏小。