Question

2．高锰酸钾是一种盐，可溶于水，溶液显紫红色．教材上有一个“估算高锰酸根离子的大小”的实验，某同学按教材实验步骤操作如下：
①取一小粒高锰酸钾晶体（实验室用的高锰酸钾晶体粒径为1～3mm），用毫米刻度尺测量并估算其体积为V mm³；
②将该高锰酸钾晶体溶解在有10mL水的试管1中；
③从试管1中取出1mL溶液，将其加入有9mL水的试管2中（第一次稀释）；
④从试管2中取出1mL溶液，将其加入有9mL水的试管3中；
⑤以上述方法继续稀释高锰酸钾溶液，到刚看不出高锰酸钾溶液的紫红色为止时，共稀释10次．
特别提示：已知在第9次稀释时，还能看出溶液呈淡紫红色．此时10mL溶液中有1 000个高锰酸根离子．该数据可作为本实验的估算比较标准．请回答以下问题：
（1）在取1mL高锰酸钾溶液时，若俯视量筒读数，则所取溶液的体积．小于 （填“大于”“等于”或“小于”）1mL．
（2）下列教材中的哪一个实验，与本实验方法相似C．
A．验证植物光合作用产生氧气
B．测定空气中氧气的含量
C．用pH试纸测定溶液的酸碱度
D．探究物体所受浮力与排开水的关系
（3）要提高该实验估算的准确度，下列哪两种改进方法一定正确AB．
A．在一支试管中加入蒸馏水作为无色标准，与稀释后的溶液加以比对
B．每次稀释时都从试管中取2mL溶液，将其加入有18mL水的试管中
C．将高锰酸钾晶体放入盛有蒸馏水的量筒中，根据量筒中液面变化，测量其体积
D．用托盘天平称量一小粒高锰酸钾晶体的质量，根据其密度计算出体积
（4）按该同学实验方法估算高锰酸根离子的大小约是$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³．（用式子表示）

Answer 1

分析 （1）根据量筒的正确使用方法分析；
（2）根据本实验研究的方法分析；
（3）根据实验的目的：要提高该实验估算的准确度碱性分析；
（4）先用一定方法测量并估算出高锰酸钾晶体的体积V； 再用一定方法测量并估算出高锰酸钾晶体中高锰酸根离子（MnO^₄-）的个数n（从原液到第一次稀释，稀释了10倍，从第一次稀释到第二次稀释，稀释了100倍，依次稀释9次，稀释了10⁹倍，则n÷10⁹=1000）；则 一个高锰酸根离子（MnO^₄-）的体积大小为：$\frac{V}{n}$mm³；．

解答 解：（1）俯视液体，看到的读数偏大，但量取的实际体积正好偏小，故填：小于；
（2）本实验方法用“估算比较标准”的方法来做的实验，在四个课本实验的选项中只有用pH试纸通过间接的粗略测定溶液的酸碱度，与本实验方法与相似；
（3）要提高该实验估算的准确度，可以在一支试管中加入蒸馏水作为无色标准，与稀释后的溶液加以比对，这样可以准确判断溶液的颜色变化，控制实验的次数；
每次稀释时都从试管中取2毫升溶液，将其加入有18毫升水的试管中，稀释的倍数是一样的；
利用体积计算的公式用托盘天平无法称量一小粒高锰酸钾晶体的质量，根据其密度计算出体积；
而将高锰酸钾晶体放人盛有蒸馏水的量筒中，量筒中液面变化不大，所以不能提高该实验估算的准确度，
（4）高锰酸根晶体的体积为Vmm³；高锰酸根离子的个数为：1000×10⁹=10¹²；则高锰酸根离子的大小为：$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³；
故答案为：（1）小于；（2）C；（3）AB；（4）$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³．

点评 本题属于信息题的考查：量筒的使用、依据实验的目的碱性分析选择，在做“估算高锰酸根离子大小”的实验时，需要明确测定的原理，即V/n；能够考查学生的实验探究和分析问题的能力．