Question

2．高錳酸鉀是一種鹽，可溶于水，溶液顯紫紅色．教材上有一個“估算高錳酸根離子的大小”的實驗，某同學按教材實驗步驟操作如下：
①取一小粒高錳酸鉀晶體（實驗室用的高錳酸鉀晶體粒徑為1～3mm），用毫米刻度尺測量并估算其體積為V mm³；
②將該高錳酸鉀晶體溶解在有10mL水的試管1中；
③從試管1中取出1mL溶液，將其加入有9mL水的試管2中（第一次稀釋）；
④從試管2中取出1mL溶液，將其加入有9mL水的試管3中；
⑤以上述方法繼續(xù)稀釋高錳酸鉀溶液，到剛看不出高錳酸鉀溶液的紫紅色為止時，共稀釋10次．
特別提示：已知在第9次稀釋時，還能看出溶液呈淡紫紅色．此時10mL溶液中有1 000個高錳酸根離子．該數據可作為本實驗的估算比較標準．請回答以下問題：
（1）在取1mL高錳酸鉀溶液時，若俯視量筒讀數，則所取溶液的體積．小于 （填“大于”“等于”或“小于”）1mL．
（2）下列教材中的哪一個實驗，與本實驗方法相似C．
A．驗證植物光合作用產生氧氣
B．測定空氣中氧氣的含量
C．用pH試紙測定溶液的酸堿度
D．探究物體所受浮力與排開水的關系
（3）要提高該實驗估算的準確度，下列哪兩種改進方法一定正確AB．
A．在一支試管中加入蒸餾水作為無色標準，與稀釋后的溶液加以比對
B．每次稀釋時都從試管中取2mL溶液，將其加入有18mL水的試管中
C．將高錳酸鉀晶體放入盛有蒸餾水的量筒中，根據量筒中液面變化，測量其體積
D．用托盤天平稱量一小粒高錳酸鉀晶體的質量，根據其密度計算出體積
（4）按該同學實驗方法估算高錳酸根離子的大小約是$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³．（用式子表示）

Answer 1

分析 （1）根據量筒的正確使用方法分析；
（2）根據本實驗研究的方法分析；
（3）根據實驗的目的：要提高該實驗估算的準確度堿性分析；
（4）先用一定方法測量并估算出高錳酸鉀晶體的體積V； 再用一定方法測量并估算出高錳酸鉀晶體中高錳酸根離子（MnO^₄-）的個數n（從原液到第一次稀釋，稀釋了10倍，從第一次稀釋到第二次稀釋，稀釋了100倍，依次稀釋9次，稀釋了10⁹倍，則n÷10⁹=1000）；則 一個高錳酸根離子（MnO^₄-）的體積大小為：$\frac{V}{n}$mm³；．

解答 解：（1）俯視液體，看到的讀數偏大，但量取的實際體積正好偏小，故填：小于；
（2）本實驗方法用“估算比較標準”的方法來做的實驗，在四個課本實驗的選項中只有用pH試紙通過間接的粗略測定溶液的酸堿度，與本實驗方法與相似；
（3）要提高該實驗估算的準確度，可以在一支試管中加入蒸餾水作為無色標準，與稀釋后的溶液加以比對，這樣可以準確判斷溶液的顏色變化，控制實驗的次數；
每次稀釋時都從試管中取2毫升溶液，將其加入有18毫升水的試管中，稀釋的倍數是一樣的；
利用體積計算的公式用托盤天平無法稱量一小粒高錳酸鉀晶體的質量，根據其密度計算出體積；
而將高錳酸鉀晶體放人盛有蒸餾水的量筒中，量筒中液面變化不大，所以不能提高該實驗估算的準確度，
（4）高錳酸根晶體的體積為Vmm³；高錳酸根離子的個數為：1000×10⁹=10¹²；則高錳酸根離子的大小為：$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³；
故答案為：（1）小于；（2）C；（3）AB；（4）$\frac{V}{{10}^{12}}$mm³．

點評 本題屬于信息題的考查：量筒的使用、依據實驗的目的堿性分析選擇，在做“估算高錳酸根離子大小”的實驗時，需要明確測定的原理，即V/n；能夠考查學生的實驗探究和分析問題的能力．