题目内容

15．利用如图给定的仪器组成一套实验装置，可测定金属镁的相对原子质量（已知标准状况下每22.4L氢气的质量为2g，假设气体的体积可看作标准状况下测得，每件仪器只能使用一次，气流从左到右）．

（1）各种仪器连接的先后顺序（用小写字母表示）应是a、h、g、b、c、f、e、d．
（2）连接好仪器后，要进行的操作有如下几步，其先后顺序是③②④①．
①待仪器B中的物质恢复到适当的温度时，测得量筒C中水的体积为V1mL；
②擦除镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为m g，并将其投入试管B中有孔隔板上；
③检查装置的气密性；
④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时广口瓶A中共放入水V2mL；
（3）根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$．
（4）若出现下列情况，则会使所测相对原子质量数据偏大的是CD；会使所测相对原子质量数据偏小的是AB．
A．试管B的温度未冷却到室温就读出量筒C中水的体积      B．镁条中含有杂质铝
C．镁条中含有与硫酸不反应的杂质      D．没有除去镁条表面的氧化膜．

分析 本题测定镁的相对分子质量的方法是通过镁与盐酸反应，测定生成的氢气的质量，再根据化学方程式计算出镁的相对分子质量．要明确每个装置的作用，A装置起一个增压作用，在B装置中镁和盐酸进行反应，C装置测量水的体积，也就是生成的氢气排开水的体积，D装置是把生成氢气的体积转化成水的体积，E中盛放的是反应物盐酸．根据实验原理和各装置的作用，我们可以按步骤连接装置．为了使实验结果准确，测量的氢气的体积和所用的镁条的质量都要准确．

解答 解：（1）假设气流方向由左向右，则各仪器的接口连接的先后顺序为：a、h、g、b、c、f、e、d，注意要想排出洗气瓶中的液体时，气体要从短导管进入，液体从长导管排出；
（2）连接好仪器后，要先检查气密性，再放入药品，然后收集气体，据此可得实验的步骤为：③②④①；
（3）氢气的体积为：（V1-V2）mL，即$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{1000}$L；已知标准状况下每22.4L氢气的质量为2g，则其质量为：$\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g，
设金属镁的相对原子质量为x
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
x             2
mg            $\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}$g    
$\frac{x}{mg}$=$\frac{2}{\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200m}g}$
x=$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$
故答案为：$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$．
（4）若未擦净镁条表面氧化膜就进行实验，氧化镁会与酸反应，但不生成氢气，使生成氢气比理论上要少，镁条中含有与硫酸不反应的杂质，也会使生成氢气比理论上要少，这两种情况将会使所测镁的相对原子质量数据偏高；若未将试管B冷却至室温就测量量筒C中水的体积，C中的水的体积要比实际体积大，就造成生成的氢气多的假象，这将会使所得镁的相对原子质量数据偏低；镁条中含有杂质铝时，生成的氢气比纯镁多，这将会使所得镁的相对原子质量数据偏低，故选：CD，AB．
故答案为：（1）a、h、g、b、c、f、e；  
（2）③②④①；
（3）$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$；
（4）CD，AB．

点评 典型的实验探究题，熟练掌握实验中导致出现误差的原因，并能分析清楚每步实验的目的即可准确解答该题．

练习册系列答案
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5．世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料，高达产量的20%～40%．某实验小组对铁的燃烧和锈蚀进行如下探究．

探究一：铁丝燃烧
如图1所示，取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端系上粗铜丝，另一端系一根火柴杆，点燃火柴杆，待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中．观察到：Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧，且Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中的更剧烈；Ⅲ中铁丝没有燃烧．
（1）集气瓶中加入少量水的作用：防止高温熔化物溅落炸裂瓶底．
（2）为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧？实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点．
（3）分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因：实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分．
探究二：铁粉腐蚀的条件
如图2所示，将所有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶（容积为146mL）．当温度恢复至室温，量筒内水面高度不变时读数（此时广口瓶内氧气含量几乎为零），记录量筒的起始和最终读数以及所需时间如下表：
序号样品量筒起始读数/mL量筒最终读数/mL所需时间/min
①1.0g铁粉、0.2g炭粉和10滴水10072约120
②1.0g铁粉、0.2g炭粉、10滴水和少量NaCl10072约70
③///
（1）实验①和②说明NaCl可以加快（选填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的过程．
（2）实验开始后，广口瓶温度上升，说明铁锈蚀是放热（选填“放热”或“吸热”）过程．
（3）实验①和③是探究炭粉对铁锈蚀速率的影响，实验③表格空白处样品的组成是1g铁粉和10滴水．
（4）该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算得出空气中氧气的体积分数约是19.2%（精确到百分号前小数点后一位），试分析该实验结果出现误差的原因：滤纸包占有一定体积．
6．凡含氧元素的化合物都是氧化物．错（判断对错）
3．实验室按下图所示装置制取CO2，并检验CO2的性质．试回答以下问题：
（1）实验室用装置A来制取CO2，常用的药品是大理石（或石灰石）和稀盐酸，写出两物质制取二氧化碳的化学反应方程式CaCO3+2HCl═CO2↑+H2O+CaCl2．
（2）若要用装置B鉴定CO2，在B中应盛放的试剂名称是澄清的石灰水，当将标①和②的导管口连接时，B中看到的实验现象是澄清的石灰水变浑浊．反应的化学方程式是Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O．
（3）若要用装置C证明CO2能与水反应生成碳酸，C中除有少量水外，应加入的试剂是紫色的石蕊试液，当将标①和③的导管口连接时，C中看到的实验现象是紫色的石蕊试液变红．反应的化学方程式是CO2+H2O═H2CO3．
（4）烧杯D中放有燃着的蜡烛如图所示，当将标①和④的导管口连接时，D中看到的实验现象是两支蜡烛从下往上依次熄灭．
10．常温下，取下列固体各1g，分别与9g水混合，所得溶液中溶质质量分数最小的是（　　）
A．Na2OB．SO3C．CaOD．CuSO4•5H2O
20．我国制碱工业的先驱--侯德榜探索发明了“侯氏制碱法”，其生产过程涉及的主要化学反应如下：
①NH3+CO2+X=NH4HCO3②NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓  ③2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑

请回答下列问题：
（1）反应①中X化学式为H2O．
（2）除去混在Na2CO3粉末中少量的NaHCO3的方法是将混合物加热．
（3）以上三个反应中含有3种基本反应类型．
（4）氨气在氧气中燃烧的微观过程如图所示，则A、B、C、D间化学计量数之比为4：3：2：6．
7．称取-定质量的氯酸钾和二氧化锰，混合后放入大试管中加热至质量不再变化为止．实验测得固体混合物质量随加热时间变化的相关数据如右图所示．为了分离回收二氧化锰和氯化钾，他们在反应后的固体混合物中加入85.1g水，使其中的氯化钾完全溶解，然后通过过滤使二氧化锰与液体分离（二氧化锰在水中难溶）．
请计算：
（1）生成氧气的质量9.6克．
（2）所得到的滤液中氯化钾的质量分数（结果精确到0.1%）．
4．实验室制取气体常常用到下列装置，根据给出的装置回答下列问题：

（1）写出标号仪器的名称：①锥形瓶；②集气瓶．
（2）若该实验选择装置A来制取氧气，请写出该反应的化学方程式：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（3）若选择高锰酸钾制取并收集较纯净的O2，则应选择装置BC．该套装置有一处不足的地方，请你指出并加以改进：在试管口放一团棉花．
（4）用图F装置可以收集氧气．若用排空气法收集氧气，气体应从a（填“a”或“b”）端通入；若用排水法来收集氧气，气体应从b（填“a”或“b”）端通入．
（5）某同学从上述装置图中选用适当装置成功的制备和收集了二氧化碳．选用的发生装置是A（填字母），收集装置是D（填字母）．该反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．为了进一步验证产生的气体是二氧化碳，该同学将气体通入图F装置中，则F装置中应加入的试剂为澄清的石灰水（填试剂名称），反应的化学方程式为Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O．若在F装置中加入紫色石蕊试液，则观察到的现象是紫色变红色．
（6）常温下，在试管中分别加入下列物质，把带火星的木条伸入试管，不能使木条复燃的是A．
A．5mL 5%的过氧化氢溶液
B．5mL 5%的过氧化氢溶液和少量二氧化锰
C．5mL 5%的过氧化氢溶液和少量硫酸铜溶液
D．5mL 5%的过氧化氢溶液和少量红砖粉末．
5．为了预防荔枝在成熟期发生果实裂开现象，果农给荔枝树施用一种钾肥，这种钾肥的水溶液能跟氯化钡溶液反应，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，则该钾肥为（　　）
A．NH4NO3B．K2CO3C．K2SO4D．KNO3

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