某研究性学习小组欲测定室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积,请回答以下问题。该小组设计的简易实验装置如下图所示:

20.(14分)(2021·河南信阳高中高一月考)某研究性学习小组欲测定室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积,请回答以下问题。该小组设计的简易实验装置如下图所示:
 
该实验的主要操作步骤如下:
步骤一: 
(1)①配制80 mL 1.0 mol·L-1的盐酸,需要36.5%,密度为1.2g·cm-3的盐酸的体积为_____。
②配制过程中所需要的玻璃仪器有______。
③下列操作会导致物质的量浓度偏大的是_______
A.转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
B.在容量瓶中进行定容时仰视刻度线
C.在容量瓶中进行定容时俯视刻度线
D.定容后把容量瓶倒置摇匀,发现液面低于刻度线,又补足了所缺的水
步骤二:用量筒量取出10.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸加入锥形瓶中;
步骤三:(2)称取a g已除去表面氧化膜的镁条,并系于铜丝末端,为使HCl全部参加反应,a的数值至少为______;
步骤四: 往广口瓶中装入足量水,按上图连接好装置,检查装置的气密性;
步骤五:(3)反应结束后待体系温度恢复至室温,读取量筒中水的体积为V mL。
①实验步骤五中应选用___________(填序号)的量筒。
A.100 mL   B.200 mL   C.500 mL
②读数时除恢复到室温,视线与液体凹液面的最低处相平外,还要注意________。
③若忽略水蒸气的影响,在实验条件下测得气体摩尔体积的计算公式为Vm=_______,若未除去镁条表面的氧化膜,则测量结果___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案】8.3 mL    量筒、烧杯、100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒    C    0.12    B    量筒内的液面与广口瓶内液面相平    0.2V L·mol-1    偏小    
【分析】
由题意知,该实验原理是用一定量的盐酸与足量镁反应生成氢气,利用排水法测量气体的体积,排出水的体积等于氢气的体积,最后根据盐酸的物质的量确定氢气的物质的量,利用气体摩尔体积的计算公式求出该条件下的气体摩尔体积。
详解
(1)①质量分数为36.5%,密度为1.2g·cm-3的盐酸的物质的量浓度为:=12mol/L,配制80 mL 1.0 mol·L-1的盐酸,实验室没有80mL规格的容量瓶,需要选用100mL的容量瓶进行配制,设需要浓盐酸的体积为amL,根据稀释定律有:a×10-3L×12mol/L=0.1L×1.0mol/L,解得a=8.3mL;
②配制过程中需要用量筒量取浓盐酸的体积,在烧杯中稀释浓盐酸,稀释时用玻璃棒搅拌,待冷却到室温后用玻璃棒引流转移到100mL容量瓶中,洗涤烧杯和玻璃棒并将洗涤液也转移到容量瓶中,最后用胶头滴管定容,摇匀、装瓶,所以需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒;
③A.转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容,溶质有损失,导致配制的溶液浓度偏小,故A不选;
B.在容量瓶中进行定容时仰视刻度线,溶液的体积偏大,导致配制的溶液浓度偏小,故B不选;
C.在容量瓶中进行定容时俯视刻度线,溶液的体积偏小,导致配制的溶液浓度偏大,故C选;
D.定容后把容量瓶倒置摇匀,发现液面低于刻度线,又补足了所缺的水,溶液的体积偏大,导致配制的溶液浓度偏小,故D不选;
答案选C;
(2)用量筒量取出10.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸加入锥形瓶中,HCl的物质的量为:0.01L×1.0 mol·L-1=0.01mol,为使HCl全部参加反应,设需要镁的物质的量为xmol,根据Mg+2HCl=MgCl2+H2↑可知,n(Mg)=×0.01mol=0.005mol,则需要镁的质量为:0.005mol×24g/mol=0.12g,即a的数值至少为0.12;
(3)①量筒中的水是由氢气排出的,所以水的体积等于氢气的体积,由Mg+2HCl=MgCl2+H2↑可知,n(H2)=×0.01mol=0.005mol,0.005mol的H2在标准状况下体积为0.005mol×22.4L/mol=112mL,在25 ℃、101 kPa下预计不会超过200mL(一定压强下,气体体积与热力学温度成正比),因此实验步骤五中应选用200 mL的量筒,答案选B;
②读数时除恢复到室温,除了视线与液体凹液面的最低处相平外,为保证反应装置系统内外的压强相等,还要注意量筒内的液面与广口瓶内液面相平,这样测得的体积才比较准确;
③若忽略水蒸气的影响,在该实验条件下测得气体摩尔体积的计算公式为:Vm===0.2V L·mol-1;若未除去镁条表面的氧化膜,则表面的氧化镁会消耗盐酸使生成的氢气体积减少,造成测量结果偏小。
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: