Question

【题目】某研究性学习小组欲测定室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积，请回答以下问题。该小组设计的简易实验装置如下图所示：

该实验的主要操作步骤如下：

步骤一:

（1）①配制100 mL 1.0 mol·L－1的盐酸,需要20%,密度为1.1g·cm-3的盐酸的体积为______。

②配制过程中所需要的玻璃仪器有__________________________________________。

③下列操作会导致物质的量浓度偏大的是_________________

A．转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容

B．在容量瓶中进行定容时仰视刻度线

C．在容量瓶中进行定容时俯视刻度线

D．定容后把容量瓶倒置摇匀，发现液面低于刻度线，又补足了所缺的水

步骤二: 用量筒量取出10.0 mL 1.0 mol·L－1的盐酸加入锥形瓶中；

步骤三: （2）称取a g已除去表面氧化膜的镁条，并系于铜丝末端，为使HCl全部参加反应，a的数值至少为________；

步骤四: 往广口瓶中装入足量水，按上图连接好装置，检查装置的气密性；

步骤五: （3）反应结束后待体系温度恢复至室温，读取量筒中水的体积为V mL。

①实验步骤五中应选用________(填序号)的量筒。

A．100 mL　　　B．200 mL　　　C．500 mL

②读数时除恢复到室温,视线与液体凹液面的最低处相平外，还要注意_____________________。

③若忽略水蒸气的影响，在实验条件下测得气体摩尔体积的计算公式为Vm＝________，若未除去镁条表面的氧化膜，则测量结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

Answer 1

【答案】 16.6mL 量筒；烧杯；100 mL容量瓶；胶头滴管；玻璃棒 C 0.12 B 量筒内的液面与广口瓶内液面相平 0.2V L·mol－1 偏小

【解析】由题意知，该实验原理是用一定量的盐酸与足量镁反应生成氢气，排水测气，水的体积等于氢气的体积，最后根据盐酸的物质的量确定氢气的物质的量，求出一定条件下的气体摩尔体积。

步骤一:

（1）①20%,密度为1.1g·cm-3的盐酸的物质的量浓度为 mol/L，根据稀释定律c1V1=c2V2可以求出配制100 mL 1.0 mol·L－1的盐酸,需要20%,密度为1.1g·cm-3的盐酸的体积为16.6mL。

②配制过程中所需要的玻璃仪器有量筒；烧杯；100 mL容量瓶；胶头滴管；玻璃棒。

③A．转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容，溶质减少，浓度偏小；B．在容量瓶中进行定容时仰视刻度线，液面高于刻度线，溶液体积偏大，浓度偏小；C．在容量瓶中进行定容时俯视刻度线，液面低于刻度线，浓度偏大；D．定容后把容量瓶倒置摇匀，发现液面低于刻度线，又补足了所缺的水，溶液体积就偏大了，浓度偏小。所以导致物质的量浓度偏大的是C。

步骤二: 用量筒量取出10.0 mL 1.0 mol·L－1的盐酸加入锥形瓶中，可以计算出n(H+)=0.01mol，可以溶解镁的物质的量n(Mg)=1/2 n(H+)=0.005mol，理论上可以生成氢气的物质的量为0.005mol，这些氢气在标准状况下体积为112mL；

步骤三: （2）称取a g已除去表面氧化膜的镁条，并系于铜丝末端，为使HCl全部参加反应，n(Mg)至少为0.005mol，镁的摩尔质量为24g/mol，所以a的数值至少为0.12；

步骤四: 往广口瓶中装入足量水，按上图连接好装置，检查装置的气密性；

步骤五: （3）反应结束后待体系温度恢复至室温，读取量筒中水的体积为V mL。

①量筒中的水是氢气排出的，所以水的体积等于氢气的体积，根据氢气在标准状况下体积为112mL，在25 ℃、101 kPa下估计不会超过200mL（一定压强下，气体体积与热力学温度成正比），因此实验步骤五中应选用B（200 mL）的量筒。

②读数时除恢复到室温,视线与液体凹液面的最低处相平外，为保证反应装置系统内外的压强相等，还要注意量筒内的液面与广口瓶内液面相平，这样测得的体积才较准确。

③若忽略水蒸气的影响，在实验条件下测得气体摩尔体积的计算公式为Vm＝=0.2V L·mol－1，若未除去镁条表面的氧化膜，则生成的氢气体积减少，使测量结果偏小。