Question

12．某小组设计利用氯酸钾制氧气来测定气体摩尔体积的探究实验．装置
实验步骤如下：
①将适量的氯酸钾粉末和二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量试管和药品的总质量为15.95g．
②连接好实验装置，检查装置的气密性．
③加热反应，直到不再有气体产生为止．
④测量排入量筒的水的体积为285.0mL．
⑤准确称量试管和残留物的质量为15.55g．
根据上述实验过程，回答下列问题：
（1）此装置如何检查气密性往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气
（2）本实验通过读取量筒内水的体积来测得收集的气体的体积，但在此操作前还需进行两步主要操作，请按操作顺序写出：
①使气体都冷却至室温；②调整量筒内外液面高度使之相同；读取量筒内气体的体积；仰视读数使得读数偏小．
读取量筒内液体体积时，若俯视读数，则读取的氧气的体积偏大（选填“偏大”、“偏小”、“无影响”）．
（3）实验中产生的氧气的物质的量是0.0125 mol；实验测得的氧气的气体摩尔体积是22.8L/mol（精确到0.01）

Answer 1

分析 （1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性；
（2）要准确测量气体体积必须保持量筒内外气体的温度和压强相等，因此在读取量筒内气体的体积之前，应使试管和量筒内的气体都冷却至室温；再调节量筒内外液面高度使之相同；仰视量筒，是刻度定液面，量取体积增大；
（3）试管和药品在实验前后的质量差即为生成的氧气的质量，根据气体摩尔体V_m=$\frac{V}{n}$计算．

解答 解：（1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性．加热高锰酸钾制取氧气时的检验装置气密性的方法为：往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气；
故答案为：往广口瓶中注满水，塞紧橡皮塞，按装置图连接好装置，用手将试管底部捂热，若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升，松开手后，过一会长玻璃管内的液面下降，则证明该装置不漏气；
（2）因为排出的气体是需要用排出的水的体积衡量的，而反应前后的量筒温度是不同的，因此，反应终止应该先停止加热，待体系恢复到室温时，才取出导管．这一步操作跟通常的实验不同，所以停止加热时导管的出口要高于量筒内的液面，此时即使不取出导管而停止加热，也不会造成水的倒吸；停止加热、回到室温后，将量筒下移以调节量筒内的液面与水槽一致，此时量筒内气体压强也为大气压，读数才是正确的；所以正确的操作顺序为：使试管和广口瓶内气体都冷却至室温；调整量筒的高度使其液面与广口瓶内液面相平；读取量筒内气体的体积；仰视读数使得量取液体体积大于刻度线，量取结果偏大，
故答案为：使试管和广口瓶内气体都冷却至室温；调整量筒的高度使其液面与广口瓶内液面相平；偏大；
（3）生成的氧气的质量m=15.95g-15.55g=0.4g，氧气物质的量n=$\frac{m}{M}$=$\frac{0.4g}{32g/mol}$=0.0125mol，氧气的体积v=285mL=0.285L．则气体摩尔体积V_m=$\frac{V}{n}$=$\frac{0.285L}{0.0125mol}$=22.8L/mol．
故答案为：0.0125mol；22.8L/mol．

点评 本题比较全面的考查了化学实验双基知识，包括的考点有实验的操作、原理、数据的采用和处理，考察对装置图形的观察，利用常用的中学仪器做定量实验，难度中等．