Question

測定1 mol氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占體積的實驗操作步驟如下：

①按下圖裝配實驗裝置。

②洗凈試管然后充分干燥。

③向500 mL燒瓶里裝滿水，向500 mL燒杯里加入少量水，把連接燒瓶和燒杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也裝滿水，中間不要留下氣泡，然后用彈簧夾把橡皮管B夾緊。

④稱得試管的質(zhì)量為14.45 g，往試管里加入KClO3和MnO2的混合物，再稱其質(zhì)量為15.95 g。

⑤打開彈簧夾，把燒杯舉起使燒瓶和燒杯中的水面一致，再關(guān)閉彈簧夾，然后把燒杯中的水倒掉。

⑥打開彈簧夾，加熱試管的混合物到不再產(chǎn)生氣體，即水不再流向燒杯時為止。

⑦反應(yīng)完畢后把裝置放置冷卻到室溫。

⑧調(diào)節(jié)燒杯的高度使燒瓶和燒杯中的水面一致，然后再關(guān)閉彈簧夾。

⑨用500 mL量筒測量燒杯里水的體積為285.0 mL，把它換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為279.7 mL。

⑩再稱量冷卻后試管的質(zhì)量為15.55 g。

(1)在操作⑦中，裝置冷卻時，玻璃管C的出口，一直要在燒杯的水中，不能離開水面，其理由是 。

(2)簡述操作⑧的必要性，即為什么要調(diào)節(jié)燒杯的高度，使燒瓶和燒杯中的水面一致？ 。

(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol氧氣所占的體積(保留小數(shù)后兩位)為 L；混合物中MnO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

 

Answer 1

(1)溫度降低時，燒瓶內(nèi)的壓強降低，這時燒杯中的水就會回流，從而可以準(zhǔn)確地求出氣體的體積 (2)如果燒瓶中氣體的壓強和外界大氣壓不一致，就不能準(zhǔn)確地測出氣體體積 (3)22.38；32%

【解析】這是一道利用阿伏加德羅定律測定1 mol氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占體積的實驗題。其原理是通過測量排出的水的體積，進而確定產(chǎn)生的氧氣的體積，成功的關(guān)鍵是燒瓶內(nèi)的氣體在反應(yīng)前后是否處于同一狀態(tài)(即是否同溫同壓)，由于氣體體積的大小受溫度、壓強的影響，若液面不一致，則造成壓強的改變，使誤差增大。若反應(yīng)完后未冷卻至室溫，則會更多地偏離標(biāo)準(zhǔn)狀況，使結(jié)果不準(zhǔn)確。(3)有關(guān)計算如下：KClO3和MnO2總質(zhì)量為15.95 g－14.45 g＝1.50 g，由2KClO32KCl＋3O2↑可知，分解后減少的質(zhì)量即為O2的質(zhì)量；m(O2)＝15.95 g－15.55 g＝0.4 g，則n(O2)＝＝0.0125 mol，又知V(O2)＝279.7mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故1molO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為V′(O2)＝≈22.38 L。

另外，設(shè)KClO3的質(zhì)量為x，

由2KClO32KCl＋3O2↑

2×122.5 g 3×32 g

x 0.4 g

解得x≈1.02 g，則m(MnO2)＝1.50 g－1.02 g＝0.48 g，

w(MnO2)＝×100%＝32%。