Question

8．利用图1所示实验装置可以测定常温常压下气体的摩尔体积．

甲同学利用如图1装置，根据下列步骤完成实验：①装配好装置，作气密性检查．②用砂纸擦去镁带表面的氧化物，然后取0.108g的镁带．③取下A瓶加料口的橡皮塞，用小烧杯加入20mL水，再把已称量的镁带加到A瓶的底部，用橡皮塞塞紧加料口．④用注射器从A瓶加料口处抽气，使B瓶导管内外液面持平．⑤用注射器吸取10mL3mol•L^-1硫酸溶液，用针头扎进A瓶加料口橡皮塞，将硫酸注入A瓶，注入后迅速拔出针头．⑥当镁带完全反应后，读取C瓶中液体的体积，记录数据．⑦用注射器从A瓶加料口处抽出8.0mL气体，使B瓶中导管内外液面持平．⑧读出C瓶中液体体积是115.0mL．完成下列填空：
（1）常温常压下的压强为101KPa，温度为25℃．
（2）在常温常压下气体摩尔体积理论值约为24.5L/mol，甲同学测出此条件下lmol气体的体积为25.1L，计算此次实验的相对误差为+2.5%（保留2位有效数字）．引起该误差的可能原因是ac．
a．镁带中含铝；b．没有除去镁带表面的氧化物；c．反应放热；d．所用硫酸的量不足
（3）丙同学提出可用如图2装置完成该实验．该装置气密性的检查方法是：从水准管中加入水，快速上移或下移水准管，若量气管内液面最终与水准管液面存在稳定的液面差即气密性良好．
（4）与原方案装置相比，丙同学使用的装置实验精度更高．请说明理由（回答两条）该装置能更简便、更准确地控制气压不变，量气管由滴定管改制，读数更精确．

Answer 1

分析 （1）常温常压是指25℃，101KPa；
（2）加入的硫酸溶液体积也计算在量气瓶中的液体体积，反应后抽出的气体体积调整液面平衡，所以需要在气体体积中加入抽出气体的体积，可得生成氢气的体积为，根据Mg的质量计算生成氢气物质的量，进而计算气体摩尔体积；
相对误差是指测量所造成的绝对误差与真值之比，再乘以100%所得的数值；
反应放热，气体体积热胀冷缩，Mg中含有Al时，生成氢气体积偏大，导致测定值偏大，没有除去镁带表面的氧化物、所用硫酸的量不足，导致生成氢气体积偏小，导致测定值偏小；
（3）利用液封气体，形成量气管内与水准管内液面存高度差，一定时间内液面差不变，说明气密性良好；
（4）与图1相比，该装置能更简便、更准确地控制气压不变；量气管由滴定管改制，读数更精确等．

解答 解：（1）常温常压下的压强为101KPa，温度为25℃，
故答案为：101KPa；25℃；
（2）生成氢气的体积为115mL-10mL+8mL=113mL，0.108gMg完全反应得到氢气为$\frac{0.108g}{24g/mol}$=0.0045mol，可得气体摩尔体积为$\frac{0.113L}{0.0045mol}$=25.1mol/L，相对误差为$\frac{25.1mol/L-24.5mol/L}{24.5mol/L}$×100%=+2.5%，
反应放热，气体体积热胀冷缩，Mg中含有Al时，生成氢气体积偏大，导致测定值偏大，没有除去镁带表面的氧化物、所用硫酸的量不足，导致生成氢气体积偏小，导致测定值偏小，故选ac，
故答案为：25.1L；+2.5；ac；
（3）该装置气密性的检查方法是：从水准管中加入水，快速上移或下移水准管，若量气管内液面最终与水准管液面存在稳定的液面差即气密性良好，
故答案为：从水准管中加入水，快速上移或下移水准管，若量气管内液面最终与水准管液面存在稳定的液面差即气密性良好；
（4）与图1相比，该装置能更简便、更准确地控制气压不变，借助水浴装置，实验温度更接近常温（水浴能减小反应放热带来的误差），量气管由滴定管改制，读数更精确，
故答案为：该装置能更简便、更准确地控制气压不变；量气管由滴定管改制，读数更精确等．

点评 本题考查定量测定实验，涉及气体摩尔体积的测定，关键是理解测定原理计算生成氢气的体积，较好的考查学生分析计算能力．