Question

13．在化學研究領域，經常需要對一些物質進行性質的確定．如利用下列裝置（夾持儀器已略去）測出一定質量鎂與鹽酸反應放出的氣體體積，對金屬鎂的相對原子質量進行測定，實驗步驟如下：
①準確稱量m g金屬鎂（已除去表面氧化膜），用銅網包住放入干凈的試管中；
②按圖示組裝好裝置，然后在關閉活塞的分液漏斗中裝入一定體積2mol/L的鹽酸；
③調整右邊玻璃管（帶均勻刻度值），讓U型管兩端液面在同一水平面，讀出右邊玻璃管的液面刻度值為V₁mL；
④打開分液漏斗活塞，讓一定量的鹽酸進入試管中后立即關閉活塞；
⑤當鎂條反應完后，等裝置冷卻至室溫后，再上下調節右邊玻璃管的高度，使兩端管內液面在同一水平面，讀出右邊玻璃管的液面刻度為V₂mL，
請回答下列問題：
（1）寫出你認為步驟⑤中空格應進行的操作等裝置冷卻至室溫后，再上下調節右邊玻璃管的高度，使兩端管內液面在同一水平面．
（2）若V₁、V₂均是折算為標況下的值，則鎂的相對原子質量Ar（Mg）的實驗測定表達式為Ar（Mg）=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$，你認為此表達式求出的值是否準確？不（填‘是’或‘不’），主要問題為進入試管中的鹽酸的體積也計入了產生的氣體體積中（若回答‘是’則此空不填）．
（3）步驟①中，為什么要用銅網包住鎂條？讓鎂條浸沒在鹽酸中，防止鎂與氧氣反應，使鎂全部用來產生氫氣．

Answer 1

分析 （1）氣體會熱脹冷縮，且U型管內的液面差造成的壓強差會使氣體被壓縮；
（2）根據題意可知，mg鎂反應生成的氫氣的體積為（V₂-V₁）mL，從而可以求出氫氣的物質的量，然后根據1molMg～1molH₂，從而可以求出mg鎂的物質的量，繼而能表示出鎂的相對原子質量Ar（Mg）；由于鹽酸的加入能排出一部分氣體，故所收集到的氫氣的體積偏大；
（3）金屬鎂的密度比較小，和鹽酸劇烈反應時容易接觸到空氣，用銅網包裹可以確保鎂沉在鹽酸溶液的內部，從而鎂全部和鹽酸反應．

解答 解：（1）鎂和鹽酸的反應為放熱反應，故反應生成的氫氣開始時溫度偏高，故體積偏大，且u型管內的液面差造成的壓強差會使氣體被壓縮，故應等裝置冷卻至室溫后，再上下調節右邊玻璃管的高度，使兩端管內液面在同一水平面后再讀數，
故答案為：等裝置冷卻至室溫后，再上下調節右邊玻璃管的高度，使兩端管內液面在同一水平面；
（2）根據題意可知，mg鎂反應生成的氫氣的體積為（V₂-V₁）mL，故氫氣的物質的量為n=$\frac{（{V}_{2}-{V}_{1}）mL×1{0}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}$mol，而鎂和鹽酸反應時1molMg～1molH₂，故可知mg鎂的物質的量n=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}$mol，而摩爾質量M=$\frac{m}{n}$=$\frac{mg}{\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}mol}$=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$g/mol，故鎂的相對原子質量在數值Ar（Mg）=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；由于鹽酸的加入能排出一部分氣體，故所收集到的氫氣的體積偏大，故表達式不準確．故答案為：$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；不；進入試管中的鹽酸的體積也計入了產生的氣體體積中；
（3）金屬鎂的密度比較小，和鹽酸劇烈反應時容易接觸到空氣而被氧氣氧化，用銅網包裹可以確保鎂沉在鹽酸溶液的內部，從而確保鎂全部和鹽酸反應生成氫氣，
故答案為：讓鎂條浸沒在鹽酸中，防止鎂與氧氣反應，使鎂全部用來產生氫氣．

點評 本題考查實驗探究，為高頻考點，側重考查學生實驗操作、實驗分析及評價，明確實驗原理及物質性質是解本題關鍵，注意誤差分析，為易錯題．