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）實驗時除需測定粗鋅的質(zhì)量、氫氣的體積之外，是否還需要其他物理量？如需要，請指出

 

，否則，此空不填．
（2）實驗時在檢查裝置氣密性后，如何將試劑加入試管并使反應(yīng)開始？

 

（3）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：

 

（請?zhí)顚懖襟E代號）．
（4）測量收集到氣體體積（圖中夾持儀器已省略）時，如何使量筒內(nèi)外液面的高度相同？

 

．
（5）如果實驗中測得粗鋅質(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，H₂密度為p g/L），水蒸氣的影響忽略不計，粗鋅中鋅的質(zhì)量分數(shù)的計算式為（含a、b，不必化簡）：

 

．
（6）試根據(jù)上述儀器，提出更簡捷的實驗方案：

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,固體藥品的取用,液體藥品的取用,金屬的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：科學(xué)探究

分析：（1）測定氣體體積需要測定實驗時的溫度和壓強才能計算氣體物質(zhì)的量；
（2）為使氫氣完全被收集，應(yīng)先加酸再加金屬；
（3）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；
（4）要緩慢移動量筒；
（5）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)此計算鋅的質(zhì)量分數(shù)；
（6）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)量計算得到鋅的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）實驗時除需測定粗鋅的質(zhì)量、氫氣的體積之外，需要準(zhǔn)確測定實驗時的溫度和壓強，用于計算氣體物質(zhì)的量得到鋅的質(zhì)量；
故答案為：測定實驗時的溫度、壓強；
（2）加入固體試劑應(yīng)按照規(guī)定的方法加入，以免損壞試管．故答案為：先向試管中加入適量稀硫酸，再將試管傾斜，用鑷子將粗鋅放在試管口附近，塞好單孔橡皮塞，然后將試管緩緩豎起，使粗鋅沿著試管內(nèi)壁緩緩滑到試管底部；
（3）因為排出的氣體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，才取出導(dǎo)管．這一步操作跟通常的實驗不同，所以停止加熱時導(dǎo)管的出口要高于量筒內(nèi)的液面，此時即使不取出導(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，此時量筒內(nèi)氣體壓強也為大氣壓，讀數(shù)才是正確的；所以正確的操作順序為：②使氣體都冷卻至室溫；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；
（4）由于測氣體體積時必須使內(nèi)外壓強相等，故需調(diào)節(jié)量筒高度，使其中的液面與試管液面水平；故答案為：緩緩將量筒下移，使量筒內(nèi)外液面相平；
（5）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，實驗中測得粗鋅質(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，粗鋅中鋅的質(zhì)量分數(shù)的計算式=bL×ρ g/L×

65

2a

×100%；故答案為：bL×ρ g/L×

65

2a

×100%；
（6）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)量計算得到鋅的質(zhì)量分數(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．

點評：本題較全面的考查化學(xué)實驗雙基知識．包括的考點有實驗的操作、原理、數(shù)據(jù)的采用和處理，利用常用的中學(xué)儀器做定量實驗．實驗方案的設(shè)計和步驟是解題關(guān)鍵，題目難度中等．