Question

20．欲测定金属镁的相对原子质量．请利用如图给定的仪器组成一套实验装置（每件仪器只能使用一次，假设各气体的体积可看作标准状况下测得，而标准状况下氢气的密度为（ρg/mL））．填写下列各项（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．
（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中的物质恢复至适当的温度时，测得量筒C中水的体积为VmL；
②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，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V_bmL．
（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）若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测相对原子质量数据偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（5）若未擦净镁条表面的氧化膜就进行实验，这将使所测相对质量数据偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

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；故答案为：a、h、g、b、c、f、e、d；
（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；故答案为：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
$\frac{x}{2}=\frac{mg}{\frac{{V}_{1}-{V}_{2}}{11200}g}$
 x=$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$
故填：$\frac{22400m}{{V}_{1}-{V}_{2}}$；
（4）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；故填：偏小‘
（5）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；故填：偏大．

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．