题目内容

13．在化学研究领域，经常需要对一些物质进行性质的确定．如利用下列装置（夹持仪器已略去）测出一定质量镁与盐酸反应放出的气体体积，对金属镁的相对原子质量进行测定，实验步骤如下：
①准确称量m g金属镁（已除去表面氧化膜），用铜网包住放入干净的试管中；
②按图示组装好装置，然后在关闭活塞的分液漏斗中装入一定体积2mol/L的盐酸；
③调整右边玻璃管（带均匀刻度值），让U型管两端液面在同一水平面，读出右边玻璃管的液面刻度值为V1mL；
④打开分液漏斗活塞，让一定量的盐酸进入试管中后立即关闭活塞；
⑤当镁条反应完后，等装置冷却至室温后，再上下调节右边玻璃管的高度，使两端管内液面在同一水平面，读出右边玻璃管的液面刻度为V2mL，
请回答下列问题：
（1）写出你认为步骤⑤中空格应进行的操作等装置冷却至室温后，再上下调节右边玻璃管的高度，使两端管内液面在同一水平面．
（2）若V1、V2均是折算为标况下的值，则镁的相对原子质量Ar（Mg）的实验测定表达式为Ar（Mg）=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$，你认为此表达式求出的值是否准确？不（填‘是’或‘不’），主要问题为进入试管中的盐酸的体积也计入了产生的气体体积中（若回答‘是’则此空不填）．
（3）步骤①中，为什么要用铜网包住镁条？让镁条浸没在盐酸中，防止镁与氧气反应，使镁全部用来产生氢气．

分析 （1）气体会热胀冷缩，且U型管内的液面差造成的压强差会使气体被压缩；
（2）根据题意可知，mg镁反应生成的氢气的体积为（V2-V1）mL，从而可以求出氢气的物质的量，然后根据1molMg～1molH2，从而可以求出mg镁的物质的量，继而能表示出镁的相对原子质量Ar（Mg）；由于盐酸的加入能排出一部分气体，故所收集到的氢气的体积偏大；
（3）金属镁的密度比较小，和盐酸剧烈反应时容易接触到空气，用铜网包裹可以确保镁沉在盐酸溶液的内部，从而镁全部和盐酸反应．

解答 解：（1）镁和盐酸的反应为放热反应，故反应生成的氢气开始时温度偏高，故体积偏大，且u型管内的液面差造成的压强差会使气体被压缩，故应等装置冷却至室温后，再上下调节右边玻璃管的高度，使两端管内液面在同一水平面后再读数，
故答案为：等装置冷却至室温后，再上下调节右边玻璃管的高度，使两端管内液面在同一水平面；
（2）根据题意可知，mg镁反应生成的氢气的体积为（V2-V1）mL，故氢气的物质的量为n=$\frac{（{V}_{2}-{V}_{1}）mL×1{0}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}$mol，而镁和盐酸反应时1molMg～1molH2，故可知mg镁的物质的量n=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}$mol，而摩尔质量M=$\frac{m}{n}$=$\frac{mg}{\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{22400}mol}$=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$g/mol，故镁的相对原子质量在数值Ar（Mg）=$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；由于盐酸的加入能排出一部分气体，故所收集到的氢气的体积偏大，故表达式不准确．故答案为：$\frac{22400m}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；不；进入试管中的盐酸的体积也计入了产生的气体体积中；
（3）金属镁的密度比较小，和盐酸剧烈反应时容易接触到空气而被氧气氧化，用铜网包裹可以确保镁沉在盐酸溶液的内部，从而确保镁全部和盐酸反应生成氢气，
故答案为：让镁条浸没在盐酸中，防止镁与氧气反应，使镁全部用来产生氢气．

点评 本题考查实验探究，为高频考点，侧重考查学生实验操作、实验分析及评价，明确实验原理及物质性质是解本题关键，注意误差分析，为易错题．

练习册系列答案
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3．还原沉淀法是处理含铬（含Cr2O72-和CrO42-）工业废水的常用方法，过程如下：CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{转换}^{H+}$Cr2O${\;}_{7}^{2-}$$→_{还原}^{Fe_{2}+}$Cr（OH）3．已知转化过程中的反应为2CrO${\;}_{4}^{2-}$（aq）+2H+（aq）?Cr2O${\;}_{7}^{2-}$（aq）+H2O（l）．转化后所得溶液中铬元素的含量为28.6g/L，CrO42-有$\frac{10}{11}$转化为Cr2O72-，下列说法不正确的是（　　）
A．溶液颜色保持不变，说明上述可逆反应达到平衡状态
B．若用绿矾（FeSO4•7H2O）（M=278）作还原剂，处理1L废水，至少需要917.4 g
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（1）装置A用来制取氧气，写出相应的化学方程式2H2O2 $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑或2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；
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（4）如果D装置的温度是400℃～500℃，在常压下生成0.1molSO3，可放出9.83kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式2SO3（g）+O2（g）=2SO2（g）△H=-196.6KJ/mol，并回答在工业中不采取加压措施的原因反应常压下二氧化硫转化率已经很大，增大压强二氧化硫转化率增大不多，且对设备要求高；
（5）为检验从接触室出来的气体成分，甲同学设计如下实验：

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②B中盛放98.3%浓硫酸的作用是除SO3气体，乙同学提出可用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的浓硫酸，请你判断乙同学的方案不可行（填“可行”或“不可行”），说明理由SO3与NaHSO3反应生成SO2，对实验结果造成干扰；
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1．元素化合价与元素在周期表中的位置有一定的关系，下列关系错误的是（　　）
A．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的族序数
B．主族族序数与价电子数相同
C．非金属元素在化合物中既可显正价又可显负价
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8．我国化工专家侯德榜大胆改革国外氨碱法生产工艺发明了联合制碱法，联合制碱法所得最终的化工产品是Na2CO3、NH4Cl．
18．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得．已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在．
（1）某研究小组设计了制备Na2S2O3•5H2O的装置和部分操作步骤如图所示．

Ⅰ．打开K1，关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸，加热．
Ⅱ．C中的混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应．
Ⅲ．过滤C中的混合液．
Ⅳ．将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品．
①步骤Ⅰ中，圆底烧瓶内发生反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
②步骤Ⅱ中，“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在．
“停止C中的反应”的操作是打开K2，关闭K1．
③装置B中盛放的试剂是NaOH溶液（填化学式），其作用是在C中的反应停止后，吸收A中产生的多余SO2，防止空气污染．
（2）依据反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，可用I2的标准溶液测定产品的纯度．取5.5g产品，配制成100mL溶液．取10mL溶液，以淀粉溶液为指示剂，用浓度为0.050mol•L-1的标准溶液进行滴定，相关数据记录如表所示．
编号1234
溶液的体积/mL10.0010.0010.0010.00
消耗I2标准溶液的体积/mL19.9919.9817.1320.03
①判断达到滴定终点的现象是加入最后一滴I2标准溶液后，溶液变蓝，且半分钟内颜色不改变．
②Na2S2O3•5H2O（式量M=248）在产品中的质量分数是（计算结果保留1位小数）90.2%．
5．8g硫磺在 O2中完全燃烧生成SO2气体，放出的热量是74.2KJ，则生成标准状况下的二氧化硫体积是5.6L，热化学方程式为S（s）+O2（g）=SO2（g）；△H=-296.8KJ/mol．产生的SO2用NaOH溶液吸收，最少需要NaOH0.25mol．
2．工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H=+206kJ/mol，一定条件下向体积为1L的密闭容器中充入1mol CH4和1mol H2O，测得CH4（g）和CO（g）的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．10min时用CH4表示的反应速率为0.075 mol•L-1•min-1
B．使用高效催化剂能够增大CO的产率
C．该条件下反应的平衡常数为0.1875
D．升高温度能使$\frac{c（C{H}_{4}）}{c（CO）}$增大
3．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
A．将铜屑加入Fe3+溶液中：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4+8H+═3Fe3++4H2O
C．氯化亚铁溶液中通入氯气：Fe2++Cl2═Fe3++2Cl-
D．将铁粉加入稀硫酸中：2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑

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