Question

某研究性学习小组设计了测定镁原子的摩尔质量的实验（简易装置如下）。

                   

该实验主要操作步骤为：①用砂纸擦去镁条表面的氧化膜，称得质量为a g，系于铜丝末端；②锥形瓶中加有适量的稀硫酸，广口瓶中装有足量的水，连接好装置；③检查装置气密性；④把铜丝向下插入，使镁条完全浸入稀硫酸中至镁条完全溶解；⑤恢复到室温，正确操作读出量筒中水的体积为b mL。

请完成下列问题：

（1）用文字表述步骤③检查该装置气密性的操作与观察方法________________。

（2）本实验除了数据a、b外，还需要测定的其他数据有________________。

（3）如果镁条表面的氧化膜未除去，会导致实验结果________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（4）若实验是在101 kPa、25 ℃下进行的，水蒸气的影响忽略不计，此时气体摩尔体积约为24.0 L·mol^-1，镁原子的摩尔质量的计算式为（可不必简化）：M（Mg）=_________。

Answer 1

（1）两手捂住锥形瓶，如果观察到广口瓶中长导管中有一段水柱高于液面，则表明装置不漏气  （2）温度、压强  （3）偏大（4）g·mol^-1

解析：本题的实验反应原理是Mg+H₂SO₄====MgSO₄+H₂↑，根据H₂的体积（b mL）来反映镁原子的摩尔质量。

（1）两手捂住锥形瓶，如果观察到广口瓶中长导管中有一段水柱高于液面，则表明装置不漏气。

（2）因为要通过H₂的体积（b mL）来反映镁原子的摩尔质量，在将H₂的体积转化为H₂的物质的量时，需考虑测量H₂的体积的条件，即温度、压强。

（3）根据反应方程式，得Mg—H₂，则M（Mg)=a÷(b×10^-3÷V_m)(V_m为实验条件下的气体摩尔体积)。如果未除去镁条表面的氧化膜，样品与酸反应生成H₂的体积（b mL）不变，而样品的质量大于a g，所以M（Mg)偏大。

（4）把V_m=24.0 L·mol^-1代入M(Mg)=a÷(b×10^-3÷V_m)得：

M（Mg）=g·mol^-1。