Question

某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度、相同体积的酸性不同的一元酸与镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积，设计的简易实验装置如图所示。

该实验的主要操作步骤如下：

①配制浓度均为1 mol·L^－1的盐酸和醋酸溶液；

②用酸式滴定管量取10.00 mL 1 mol·L^－1的盐酸和醋酸溶液分别加入两个锥形瓶中；

③分别称取除去表面氧化膜的镁带ag，并系于铜丝末端，a的数值至少为_____；

④在广口瓶中装足量的水，按图连接好装置，检查装置的气密性；

⑤将铜丝向下移动，使足量镁带浸入酸中(铜丝不与酸接触)，至反应完全，记录_________；

⑥反应结束后待温度恢复到室温，若丙中液面高于乙中液面，读取量筒中水的体积前，应__________，读取量筒中水的体积为VmL。

请将上述步骤补充完整并回答下列问题：

(1)用文字表述④检查该装置气密性的操作与观察方法：________。

(2)本实验中应选用__________(填字母)量筒。

A.100 mL  B.200 mL  C.500 mL

(3)若水蒸气的影响忽略不计，在实验室条件下，气体摩尔体积的计算式V_m＝_____。

(4)上述速率不等的原因是_________，铜丝不与酸接触的原因是__________。

Answer

0.12 反应起始和终止的时间 将乙缓缓向上平移至乙与丙中液面在同一水平面上 两手掌紧贴锥形瓶外壁一段时间，如观察到广口瓶中右导管内上升一段水柱，表明装置不漏气 B 0.2VL·mol－1 酸的浓度相同时，电离出的c(H＋)不同 防止形成Mg－Cu－酸原电池，干扰实验现象的观察

【解析】

（1）由图可知用热捂法检查气密性；

（2）根据反应的化学方程式计算生成标况下氢气的体积，然后判断量筒规格；

（3）根据气体摩尔体积Vm=V/n进行计算；

（4）从影响化学反应速率的因素之浓度来分析；根据镁与铜易形成原电池，加快反应速率，干扰实验测定。

③10.00 mL 1 mol·L－1的盐酸和醋酸溶液，不管醋酸还是盐酸，其物质的量均为0.01mol，设所需镁带质量为m，由Mg与酸的反应方程式可得如下关系：

要使H＋完全反应，镁带的质量至少为＝0.12 g。

⑤反应过程中要记录反应完成所需要的时间，从而比较反应速率。

⑥读取体积前应调节乙中的气体压强与外界大气压强相等，可将乙缓缓上移至乙与丙中液面在同一水平面上。

（1）由题中实验装置可知检查该装置气密性可以用微热法，即微热锥形瓶外壁一段时间，观察到广口瓶中右导管内是否上升一段水柱；

（2）由于实验条件接近标准状况，可按标准状况进行计算来估算氢气体积。设本实验中产生的气体体积为VmL

列等式可得V=112 mL，而实验是在室温下进行，温度高于标况的0℃，压强是相同的，那么氢气的体积会比112ml大一些，所以应选200 mL量筒。

（3）生成氢气的物质的量是0.005mol，则实验室条件下的气体摩尔体积Vm＝＝0.2VL· mol－1。

（4）由于相同浓度的盐酸和醋酸溶液中c(H+)不同，因而反应速率不同。铜丝若与酸接触会构成原电池，加快反应速率，影响实验结果。