Question

某學(xué)生擬通過測定粗鋅（雜質(zhì)與稀硫酸不反應(yīng)）與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體體積，來測定粗鋅中鋅的純度．現(xiàn)有粗鋅、稀硫酸、試管、鑷子、單孔橡皮塞、導(dǎo)氣管、托盤天平、量筒、水槽、鐵架臺（附鐵夾）等儀器、藥品．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)除需測定粗鋅的質(zhì)量、氫氣的體積之外，還需要測定

 

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（2）以下是測量收集到氣體體積必須包括的幾個(gè)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：

 

（請?zhí)顚懖襟E代號）．
（3）如果實(shí)驗(yàn)中測得粗鋅質(zhì)量為a g，得到的氫氣體積是b L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），水蒸氣的影響忽略不計(jì)，粗鋅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為（含a、b，不必化簡）：

 

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（4）試根據(jù)上述儀器，提出更簡捷的實(shí)驗(yàn)方案：

 

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Answer 1

分析：（1）測定氣體體積需要測定實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)才能計(jì)算氣體物質(zhì)的量；
（2）要準(zhǔn)確測量氣體體積必須保持量筒內(nèi)外氣體的溫度和壓強(qiáng)相等，因此在讀取量筒內(nèi)氣體的體積之前，應(yīng)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；
（3）依據(jù)鋅和稀硫酸反應(yīng)的電離關(guān)系可知反應(yīng)的鋅的物質(zhì)的量和生成氫氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體物質(zhì)的量相同，據(jù)此計(jì)算鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）雜質(zhì)與稀硫酸不反應(yīng)，可以加入過量稀硫酸全部反應(yīng)后，稱量剩余固體質(zhì)量為雜質(zhì)質(zhì)量計(jì)算得到鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答：解；（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)除需測定粗鋅的質(zhì)量、氫氣的體積之外，需要準(zhǔn)確測定實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)，用于計(jì)算氣體物質(zhì)的量得到鋅的質(zhì)量；
故答案為：測定實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度、壓強(qiáng)；
（2）因?yàn)榕懦龅臍怏w是需要用排出的水的體積衡量的，而反應(yīng)前后的量筒溫度是不同的，因此，反應(yīng)終止應(yīng)該先停止加熱，待體系恢復(fù)到室溫時(shí)，才取出導(dǎo)管．這一步操作跟通常的實(shí)驗(yàn)不同，所以停止加熱時(shí)導(dǎo)管的出口要高于量筒內(nèi)的液面，此時(shí)即使不取出導(dǎo)管而停止加熱，也不會造成水的倒吸；停止加熱、回到室溫后，將量筒下移以調(diào)節(jié)量筒內(nèi)的液面與水槽一致，此時(shí)量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)也為大氣壓，讀數(shù)才是正確的；所以正確的操作順序?yàn)椋孩谑箽怏w都冷卻至室溫；①調(diào)整量筒內(nèi)外液面高度使之相同；③讀取量筒內(nèi)氣體的體積；即②①③；
故答案為：②①③；
（3）鋅和稀硫酸反應(yīng)的電離關(guān)系可知反應(yīng)的鋅的物質(zhì)的量和生成氫氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體物質(zhì)的量相同，實(shí)驗(yàn)中測得粗鋅質(zhì)量為a g，得到的氫氣體積是b L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），水蒸氣的影響忽略不計(jì)，粗鋅中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式=

bL 22.4L/mol ×65g/mol

ag

×100%；
故答案為：

bL 22.4L/mol ×65g/mol

ag

×100%；
（4）雜質(zhì)與稀硫酸不反應(yīng)，可以加入過量稀硫酸全部反應(yīng)后，稱量剩余固體質(zhì)量為雜質(zhì)質(zhì)量計(jì)算得到鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，就具體方案為使鋅與足量稀硫酸充分反應(yīng)，濾出剩余固體，洗滌、干燥，稱量反應(yīng)前后固體的質(zhì)量；
故答案為：使鋅與足量稀硫酸充分反應(yīng)，濾出剩余固體，洗滌、干燥，稱量反應(yīng)前后固體的質(zhì)量．

點(diǎn)評：本題較全面的考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)雙基知識．包括的考點(diǎn)有實(shí)驗(yàn)的操作、原理、數(shù)據(jù)的采用和處理，利用常用的中學(xué)儀器做定量實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和步驟是解題關(guān)鍵，題目難度中等．