Question

某同学设计如图所示装置（夹持装置已略去，量气管可上下移动）可分别进行下列实验探究

实验	药品	制取气体	量气管中液体
Ⅰ	铜片、浓HNO3（过量）	NO2	CCl4
Ⅱ		NH3	煤油
Ⅲ	MnO2，HCl（浓）	Cl2
Ⅳ	硅铁合金、NaOH溶液	H2	H2O

请回答下列问题：
（1）实验前，某同学检查装置气密性的操作方法是：将活塞K关闭，再将量气管向上提高，其判断装置漏气或不漏气的现象分别是

 

（2）另一同学欲通过实验1收集并测量NO₂气体的体积来探究铜片的纯度，所测得的结果比真实值偏小（不考虑操作误差），你认为可能的原因是

 

．
（3）若进行实验Ⅱ制NH₃，则烧瓶和分液漏斗中应分别盛装适量的

 

．
（4）若进行实验Ⅲ，该装置缺少的必须仪器是

 

；该反应的离子方程式是

 

量气管中最好装的液体是

 

（选填字母代号）．
a．NaOH溶液　b水　C．饱和NaCl溶液　d．苯乙烯
（5）实验Ⅳ时，应对量气管多次读数，读数时应注意：
①将实验装置恢复到室温，
②

 

，
③读数时，视线与凹液面最低处水平相切．
经多次重复实验，获得以下数据（所有气体体积均已换算成标准状况，忽略滴入液体体积对气体体积的影响）

编号	某硅铁合金质量	量气管第一次读数	量气管第二次读数
①	1.0g	10.0mL	346.3mL
②	1.0g	10.0mL	336.0mL
③	1.0g	10.0mL	345.7mL

根据上述数据，可计算出硅铁合金中硅的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）设法使装置内外形成气压差，看气压差变不变化是气密性检查的常用方法；
（2）根据二氧化氮气体的性质判断，二氧化氮气能转化为四氧化二氮，据此分析；
（3）实验室制NH₃；
（4）实验室用MnO₂和浓HCl制取氯气原理；
（5）对量气管读数时，首先等实验装置恢复到室温再进行下一步操作，然后调节量气管使左右液面相平，最后读数时视线与凹液面最低处相平．

解答： 解：（1）用液差法检查是否漏气，将活塞K关闭，再将量气管向上提高使形成液面差，量气管液面高于长颈漏斗内液面，且始终保持不变，则装置不漏气，反之，则装置漏气；
故答案为：量气管液面高于长颈漏斗内液面，且始终保持不变，则装置不漏气；若量气管中液面下降至与长颈漏斗内液面相平，则装置漏气；
（2）二氧化氮气体的性质：可以与水反应生成硝酸和一氧化氮，也可以转化为N₂O₄，存在2NO₂?N₂O₄的化学平衡，都使得气体体积偏小；
故答案为：实验中存在2NO₂?N₂O₄的化学平衡，使得气体体积偏小，（或部分NO₂溶于浓HNO₃，）；
（3）氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-；氧化钙和水反应放热，使氨水更容易挥发成氨气，消耗了水，而且还增加了氢氧根离子，使弱电解质一水合氨的电离平衡逆向移动，从而加大水中NH₃的浓度，有利于氨水挥发成氨气；
故答案为：氧化钙（或氢氧化钠或碱石灰等）和浓氨水；
（4）实验Ⅲ为：MnO₂和浓HCl制取氯气，MnO₂和浓HCl在加热条件下反应生成氯气，反应方程式为：MnO₂+4HCl

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故该装置缺少的必须仪器是酒精灯，氯气能和碱、烯烃反应，也能溶于水，所以量气管中液体不能选用NaOH溶液、苯乙烯和水，氯气在饱和NaCl溶液溶解度很小，故选用选饱和NaCl溶液溶；
故答案为：酒精灯；MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；c；
（5）为保证测出来的气体体积是当时大气压下的体积，在读数时应注意：①将实验装置恢复到室温，②使量气管两端液面相平，因为相平说明两边液面上的压强是一样的，这样测出来的气体体积才是当时大气压下的体积，③视线与凹液面最低处相平，俯视或仰视会造成误差； 
硅铁合金中只有硅和氢氧化钠反应生成氢气，表中量气管第二次读数与第一次读书之差为产生氢气的体积，分析三组数值知，第②组实验误差较大，应该舍弃，故硅和氢氧化钠反应生成氢气的体积=

346.3mL-10.0mL+345.7mL-10.0mL

2

=336.0（mL）
=0.336L；设生成0.336L氢气，需硅的质量为x
Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，
28g                2×22.4L
x                  0.336L            

28g

x

=

2×22.4L

0.336L

，解得x=0.21g
硅的质量分数=

0.21g

1.0g

×100%=21.0%
故答案为：使量气管两端液面相平；21.0%．

点评：本题考查了测定气体体积的方法，难度不大，易错题是量气管中液体的选择，选择标准是和该气体不反应．综合性较强，计算时要注意数据的取舍．