Question

某研究性学习小组欲测定室温下(25℃、101kPa)的气体摩尔体积，该小组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)配制溶液：①配制100mL1.0mol·L^－1的盐酸，需要20%，密度为1.1g·cm^-3的盐酸的体积为______mL

②配制过程中所需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、__________________________________

③下列操作会导致物质的量浓度偏大的是_________________

A.用量筒量取浓盐酸时，俯视量筒的刻度

B.容量瓶未干燥即用来配制溶液

C.未洗涤烧杯和玻璃棒

D.定容完成后，将容量瓶倒置摇匀后，发现液面低于刻度线

E.在容量瓶中定容时俯视容量瓶刻度线

F.烧杯中有少量水

(2)用量筒量取出20.0mL1.0mol·L^－1的盐酸加入锥形瓶中；

(3)称取ag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________；

(4)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；

(5)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VmL。

请将上述步骤补充完整并回答下列问题：

①实验步骤(5)中应选用________(填序号)的量筒。

A．100mLB．200mLC．250mLD.2000mL

②读数时除恢复到室温，量筒内的液面与集气瓶内液面相平，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V_m＝________。

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”)。

Answer

16.6 100mL容量瓶、胶头滴管 E 0.24 C 视线与液体凹液面的最低处相平 0.1VL·mol-1 偏小

【解析】

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，排水测气，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，求出一定条件下的气体摩尔体积。

(1)质量分数为20%，密度为1.1g·cm-3的盐酸的物质的量浓度为mol/L，根据稀释定律c1V1=c2V2，可以求出配制100 mL1.0 mol·L－1的盐酸，需要质量分数为20%，密度为1.1g·cm-3的盐酸的体积为=16.6mL；

②配制过程中所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．用量筒量取浓盐酸时，俯视量筒的刻度，导致溶质的物质的量偏小，所配溶液的浓度偏低，故A不符合题意；

B．使用容量瓶配制溶液过程中，容量瓶中需要加水定容，洗净后未干燥即用来配制溶液，对溶液浓度无影响，故B不符合题意；

C．未洗涤烧杯和玻璃棒，导致溶质的物质的量偏小，所配溶液的浓度偏低，故C不符合题意；

D．定容完成后，将容量瓶倒置摇匀后，发现液面低于刻度线，放置一段时间，刻度线上方的液体会流下来，恢复到刻度线，对所配溶液的浓度无影响，，故D不符合题意；

E．在容量瓶中定容时俯视容量瓶刻度线，液面低于刻度线，溶质物质的量不变，溶液体积偏小，所配溶液浓度偏大，故E符合题意；

F．烧杯用来稀释或溶解溶质，需要加水，则烧杯中有少量水，对所配溶液浓度无影响，故F不符合题意；

答案选E；

(3)用量筒量取出20.0mL1.0mol·L－1的盐酸加入锥形瓶中，可以计算出n(H+)=0.02mol，可以溶解镁的物质的量n(Mg)=n(H+)=0.01mol，称取ag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，n(Mg)至少为0.01mol，镁的摩尔质量为24g/mol，所以a的数值至少为0.24；

(5)①量筒中的水是氢气排出的，所以水的体积等于氢气的体积，根据(3)中计算，盐酸中n(H+)=0.02mol，理论上可以生成氢气的物质的量为0.01mol，这些氢气在标准状况下体积为224mL，在25 ℃、101 kPa下估计不会超过250mL(一定压强下，气体体积与热力学温度成正比)，因此实验步骤(5)中应选用250 mL的量筒，答案选C；

②读数时除恢复到室温，为保证反应装置系统内外的压强相等，量筒内的液面与广口瓶内液面相平外，还要注意视线与液体凹液面的最低处相平，这样测得的体积才较准确；

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＝=0.1VL·mol-1，若未除去镁条表面的氧化膜，则生成的氢气体积减少，使测量结果偏小。