Question

4．某學生利用氯酸鉀分解制氧氣的反應，測定氧氣的摩爾質量．實驗步驟如下：
①把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻，放入干燥的試管中，準確稱量，質量為ag．
②裝好實驗裝置．③檢查裝置氣密性．④加熱，開始反應，直到產(chǎn)生一定量的氣體．
⑤停止加熱（如圖，導管出口高于液面）．⑥測量收集到氣體的體積．
⑦準確稱量試管和殘留物的質量為bg．⑧測量實驗室的溫度．
⑨把殘留物倒入指定的容器中，洗凈儀器，放回原處，把實驗桌面收拾干凈．
⑩處理實驗數(shù)據(jù)，求出氧氣的摩爾質量．
回答下列問題：
（1）如何檢查裝置的氣密性？將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后有少量水進入導管，表明不漏氣．
（2）以下是測量收集到氣體體積必須包括的幾個步驟；①調(diào)整量筒內(nèi)外液面高度使之相同；②使試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻至室溫；③讀取量筒內(nèi)氣體的體積．這三步操作的正確順序是：②①③（請?zhí)钚蛱枺��?br />（3）測量收集到氣體體積時，如何使量筒內(nèi)外液面的高度相同？慢慢將量筒向下移．
（4）如果實驗中得到的氧氣體積是 c L（25℃、1.01×l0⁵ Pa），水蒸氣的影響忽略不計，氧氣的摩爾質量的計算式為（含 a、b、c，不必化簡）：M（O₂）=$\frac{298×22.4×（a-b）}{273c}$（g/mol）．

Answer 1

分析 （1）通過氣體發(fā)生器與液體構成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強時產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；一般用到的方法有：空氣熱脹冷縮法、注水法等；據(jù)此解答；
（2）從氣體的熱脹冷縮和讀量筒中氣體體積的方法兩方面進行分析；
（3）觀察裝置圖可知，量筒內(nèi)液面高于水槽液面，只要將量筒慢慢下移即可，從氣體的熱脹冷縮和讀量筒中氣體體積的方法兩方面進行分析；
（4）依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT，結合標況下期氣體摩爾體積，計算25℃、1.01×l0⁵ Pa下Vm，然后計算氧氣的質量和物質的量，依據(jù)M=$\frac{m}{n}$計算．

解答 解：（1）裝置氣密性檢查方法：將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后有少量水進入導管，表明不漏氣；
故答案為：將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后有少量水進入導管，表明不漏氣；
（2）要準確測量氣體體積必須保持量筒內(nèi)外氣體的溫度和壓強相等，因此在讀取量筒內(nèi)氣體的體積之前，應使試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻至室溫；再調(diào)節(jié)量筒內(nèi)外液面高度使之相同，所以正確的順序為：②①③；
故答案為：②①③；
（3）試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻后，量筒內(nèi)的液面一定高于量筒外的液面，慢慢將量筒下移，量筒上方氣體體積減小，壓強增大，當量筒內(nèi)氣體壓強等于外界大氣壓時，量筒內(nèi)液面和水槽內(nèi)液面相平；
故答案為：慢慢將量筒下移；
（4）273K、1.01×l0⁵ Pa，Vm=22.4L/mol，設298K、1.01×l0⁵ Pa，氣體摩爾體積為Vm′，依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT，V=$\frac{nRT}{P}$，得$\frac{22.4L/mol}{273K}$=$\frac{{V}_{m}′}{298K}$，解得Vm′=$\frac{298}{273}$×22.4L/mol，
氧氣的質量=（a-b）g；
n=$\frac{V}{Vm′}$=$\frac{c}{\frac{298}{273}×22.4}$；
依據(jù)M（O₂）=$\frac{m}{n}$=$\frac{298×22.4×（a-b）}{273c}$（g/mol）；
故答案為：$\frac{298×22.4×（a-b）}{273c}$（g/mol）；

點評 本題為實驗題，側重考出制取氣體裝置氣密性檢驗、氣體體積測量方法，熟悉基本實驗操作是解題關鍵，題目難度不大．