Question

17．某學生利用鋅與稀硫酸反應產生的氫氣的體積，粗略測定鋅的摩爾質量（設Wg鋅片全部反應，產生氣體的體積折算成標準狀況時不超過50mL）．實驗裝置如下：
請回答：
（1）進行此實驗時，必須保證氣密性良好，如何檢驗此裝置的氣密性？
將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣
（2）以下是測量收集到氣體體積必須包含的幾個步驟：a．調整量筒內外液面高度使之相同；b．使試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫；c．讀取量筒內氣體的體積．這三個操作步驟的正確順序是（填寫代號）bac．
（3）測量收集到氣體體積時，如何使量筒內外液面的高度相同？緩緩將量筒下移，使量筒內外液面相平進行該操作的目的是使量筒內氣體壓強等于大氣壓
（4）如果實驗中得到的氫氣體積是VmL（已折算成標準狀況），水蒸氣的影響忽略不計，鋅的摩爾質量的計算式為（含W、V，不必化簡）：M（Zn）=$\frac{22400W}{V}$g/mol．

Answer 1

分析 （1）檢查氣密性的方法：將導管的出口放入水中，用手緊握試管，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出；
（2）要準確測量氣體體積必須保持量筒內外氣體的溫度和壓強相等，因此在讀取量筒內氣體的體積之前，應使試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫；再調節量筒內外液面高度使之相同；
（3）觀察裝置圖可知，量筒內液面高于水槽液面，只要將量筒慢慢下移即可；使量筒內氣體壓強等于大氣壓；
（4）利用氫氣的體積計算消耗鋅的物質的量，再根據摩爾質量=$\frac{m}{n}$計算．

解答 解：（1）檢驗裝置的氣密性時，將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣．
故答案為：將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣；
（2）因為排出的氣體是需要用排出的水的體積衡量的，而反應前后的量筒溫度是不同的，因此，反應終止應該先停止加熱，待體系恢復到室溫時，才取出導管．這一步操作跟通常的實驗不同，所以停止加熱時導管的出口要高于量筒內的液面，此時即使不取出導管而停止加熱，也不會造成水的倒吸；停止加熱、回到室溫后，將量筒下移以調節量筒內的液面與水槽一致，此時量筒內氣體壓強也為大氣壓，讀數才是正確的；所以正確的操作順序為：b使氣體都冷卻至室溫；a調整量筒內外液面高度使之相同；c讀取量筒內氣體的體積；即bac；
故答案為：bac；
（3）由于測氣體體積時必須使內外壓強相等，故需調節量筒高度，使其中的液面與試管液面水平；
故答案為：緩緩將量筒下移，使量筒內外液面相平；使量筒內氣體壓強等于大氣壓；
（4）鋅和稀硫酸反應的關系可知反應的鋅的物質的量和生成氫氣標準狀況下氣體物質的量相同，實驗中測得粗鋅質量為W g，得到的氫氣體積是V mL（已折算成標準狀況），水蒸氣的影響忽略不計，氫氣的物質的量為：$\frac{VL×10{\;}^{-3}}{22.4L/mol}$，即消耗鋅的物質的量為：$\frac{VL×10{\;}^{-3}}{22.4L/mol}$，故鋅的摩爾質量=$\frac{m}{n}$=$\frac{Wg}{\frac{VL×10{\;}^{-3}}{22.4L/mol}}$=$\frac{22400W}{V}$g/mol，
故答案為：$\frac{22400W}{V}$g/mol．

點評 本題較全面的考查化學實驗雙基知識．包括的考點有實驗的操作、原理、數據的采用和處理，利用常用的中學儀器做定量實驗，題目難度中等．注意氣密性的檢查和量氣操作．