Question

【題目】測(cè)定1 mol氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占體積的實(shí)驗(yàn)操作的步驟如下：

①按下圖裝配實(shí)驗(yàn)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，在中間不要留下氣泡，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(shí)為止。

⑦反應(yīng)完畢后把裝置冷卻到室溫。

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(cè)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(shí)，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(jiǎn)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

【答案】（1）溫度降低時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)降低，這時(shí)燒杯中的水就會(huì)回流，從而可以準(zhǔn)確地求出氣體的體積（2）使燒瓶中的壓強(qiáng)和外界大氣壓一致，否則，就不能準(zhǔn)確地求出氣體體積（3）22.38 32%

【解析】

試題分析：（1）若玻璃管C的出口離開水面，則在溫度降低時(shí)，瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)降低，燒杯中的水回流，燒杯中多排入的水不能被吸入燒瓶，導(dǎo)致測(cè)得氣體的體積偏大．所以裝置冷卻時(shí)，玻璃管C的出口一直要在燒杯的水中，不能離開水面；

（2）操作中第⑧步調(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，是為了保持容器內(nèi)外氣壓相等，如果不一致，就不能準(zhǔn)確量出氣體的體積；

（3）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，則

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%。