Question

為了測定某氯酸鉀與二氧化錳混合物中氯酸鉀的質量分數，課外小組的同學設計了如下實驗：取3.0g混合樣品放入如圖所示的大試管中，充分加熱，直到反應完全，并用如圖所示裝置測量出生成氧氣的體積．試回答下列問題：
（1）如何檢查裝置的氣密性？
______．
（2）現有如下可供選擇的操作：①將導氣管放入盛滿水的量筒內；②給藥品加熱；③有連續氣泡產生時開始收集氣體；④取出導氣管；⑤反應完全后停止加熱（如圖，此時導管出口略高于液面）；⑥冷卻至室溫；⑦調整量筒內外液面高度使之相同后讀出量筒內氣體體積數．
為了較準確地測量出生成的氧氣在常溫、常壓下的體積，正確的操作順序是______．
（3）為了較準確地測量到氣體的體積，需要調整量筒內外液面高度，其原理是______．
（4）在常溫常壓下共收集到氣體680mL（此時氧氣密度為1.41g?L^-1），其質量為______g，原混合物中氯酸鉀的質量分數約是______．

Answer 1

解：（1）檢驗裝置的氣密性：將導管出口浸入水槽的水中，手握住試管或者用熱毛巾握住試管，有氣泡逸出，松開手后有少量水進入導管，表明裝置不漏氣；（2）正確的實驗操作順序，要注意先加熱、后熄燈，等有連續氣泡產生時再開始收集氣體，具體順序為：①②③⑤⑥⑦④；（3）只有量筒內外液面高度相等時，量筒內外氣壓才相等，所以需要調整量筒內外液面高度；（4）由密度公式：m（O₂）=1.41g?L^-1x0.680L=0.96g；再由制取氧氣的化學方程式：
2KClO₃2KCl+3O₂↑
245 96
x 0.96 解之得：x=2.45g
原混合物中氯酸鉀的質量分數約：2.45g/3.0g=81.7%
故答案為：（1）將導管出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡逸出，松開手后有少量水進入導管，表明裝置不漏氣；（2）①②③⑤⑥⑦④（3）保證量筒內外氣壓相等；（4）0.96g、81.7%
分析：首先根據實驗裝置，確定檢驗裝置氣密性的方法：將導管出口浸入水槽的水中，手握住試管或者用熱毛巾握住試管，有氣泡逸出，松開手后有少量水進入導管，表明裝置不漏氣；然后排列實驗步驟，注意先點燃酒精燈，后熄滅酒精燈；收集氣體時，要保證量筒內外氣壓相等，為此需要調整量筒內外液面高度；最后根據化學方程式計算原混合物中氯酸鉀的質量分數．
點評：本題考查實驗室制取氧氣的方法、原理、步驟以及相關的計算，是一道綜合性很強的題目，綜合考察學生的分析問題、解決問題的能力．