Question

20．某研究性学习小组欲测定室温下（25℃、101kPa）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图所示：
该实验的主要操作步骤如下：
①．配制 0.20mol/L的盐酸溶液；
②．用酸式滴定管量取10.00mL 0.20mol/L的盐酸溶液加入锥形瓶中；
③．用电子天平称取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0.024；
④．按上图连接好装置，检查装置的气密性；由量气管向干燥管中加适量的水并读出量气管中水面刻度为V₁mL（量气管结构类似碱式滴定管）．
⑤．反应结束后待体系温度恢复到室温，读出量气管中水面刻度为V₂mL．
根据上述步骤提供的信息回答下列问题：
（1）若用密度为1.25g•cm^-3，质量分数为36.5%的浓盐酸配制240mL0.20mol/L的盐酸溶液，浓盐酸的溶质的物质的量浓度为12.5mol/L，需这样的浓盐酸4.00mL．
（2）将上述步骤补充完整：②酸式滴定管；③0.024．
（3）实验步骤⑤中应选用B（填序号）的量气管．
A．20mL　　　B．50mL　　　C．100mL
读数时除恢复到室温外，还要注意调节量气管高度，使量气管内的液面与干燥管内的液面相平．
（4）若忽略水蒸气的影响，在实验条件下测得气体摩尔体积的为Vm=（V₂-V₁）L/mol，若未除去镁条表面的氧化膜，则测量结果偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）根据c_浓=$\frac{ρω}{M}×1{0}^{3}$计算浓盐酸的物质的量浓度，容量瓶没有240mL的规格，需要配制250mL，据稀释定律：c_浓×V_浓=c_稀×V_稀计算浓盐酸的体积；
（2）②根据酸式滴定管和碱式滴定管的使用要求来选择；
③根据方程式计算完全反应需要的镁的质量；
（3）根据方程式计算完全反应产生氢气的物质的量，再得出在标况下氢气的体积，在同压、同物质的量的条件下，气体的体积随温度升高而增大，$\frac{{V}_{标}}{{V}_{室}}$=$\frac{{T}_{标}}{{T}_{室}}$，算出室温下的体积，再作选择；读数时要保持左右气体压强相等，以减少误差；
（4）忽略水蒸气影响，在该实验条件下测得气体摩尔体积的计算式为V_m=$\frac{V}{n}$；若未除去镁条表面的氧化膜，导致生成的氢气体积减少，则测量结果偏小．

解答 解：（1）根据公式计算浓盐酸的物质的量浓度，c_浓=$\frac{ρω}{M}×1{0}^{3}$=$\frac{1.25×36.5%}{36.5}×1{0}^{3}$=12.5mol/L，容量瓶没有240mL的规格，需要配制250mL，据稀释定律：c_浓×V_浓=c_稀×V_稀，则V_浓=$\frac{250mL×0.20mol/L}{12.5mol/L}$=4.00mL，
故答案为：12.5mol/L；4.00；
（2）②题中要求酸的体积10.00 mL较精确，应选酸式滴定管，如用碱式滴定管会腐蚀橡胶管，
故答案为：酸式滴定管；
③Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
 24g　   2 mol　　　　　　　　 
  a    0.2mol/L×0.01L　　     
a=0.024 g，
故答案为：0.024；
（3）Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
         24g　 　　　   1mol
      0.024g　             n（H₂）
完全反应产生氢气的物质的量为n（H₂）=0.001mol，在标况下V（H₂）=0.001mol×22.4L/mol=0.024L=24mL，在同压、同物质的量的条件下，气体的体积随温度升高而增大，$\frac{{V}_{标}}{{V}_{室}}$=$\frac{{T}_{标}}{{T}_{室}}$，则室温下的体积V_室=$\frac{{V}_{标}×{T}_{室}}{{T}_{标}}$=$\frac{24mL×（273+25）K}{273K}$=26mL，应选50mL量筒；读数时要保持左右气体压强相等，以减少误差，故应注意：调节量气管高度，使量气管内的液面与干燥管内的液面相平，
故答案为：B；调节量气管高度，使量气管内的液面与干燥管内的液面相平；
（4）若忽略水蒸气的影响，则在该实验条件下测得气体摩尔体积的计算式为V_m=$\frac{V}{n}$=$\frac{{（V}_{2}-{V}_{1}）×1{0}^{-3}L}{0.001mol}$=（V₂-V₁）L/mol，若未除去镁条表面的氧化膜，导致生成的氢气体积减少，则测量结果偏小，
故答案为：（V₂-V₁）L/mol；偏小．

点评 本题主要考查探究室温下的气体摩尔体积，题目灵活，涉及溶液的配制、实验操作、定量计算等，注意气体摩尔体积的计算要抓住定义进行计算，试题的综合性较强，有一定的难度．