Question

某学生拟通过测定粗锌（杂质与稀硫酸不反应）与稀硫酸反应产生的气体体积，来测定粗锌中锌的纯度．现有粗锌、稀硫酸、试管、镊子、单孔橡皮塞、导气管、托盘天平、量筒、水槽、铁架台（附铁夹）等仪器、药品．
（1）实验时除需测定粗锌的质量、氢气的体积之外，是否还需要其他物理量？如需要，请指出

 

，否则，此空不填．
（2）实验时在检查装置气密性后，如何将试剂加入试管并使反应开始？

 

（3）以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤：
①调整量筒内外液面高度使之相同；
②使试管和量筒内的气体都冷却至室温；
③读取量筒内气体的体积．
这三步操作的正确顺序是：

 

（请填写步骤代号）．
（4）测量收集到气体体积（图中夹持仪器已省略）时，如何使量筒内外液面的高度相同？

 

．
（5）如果实验中测得粗锌质量为a g，得到的氢气体积是b L（已折算成标准状况，H₂密度为p g/L），水蒸气的影响忽略不计，粗锌中锌的质量分数的计算式为（含a、b，不必化简）：

 

．
（6）试根据上述仪器，提出更简捷的实验方案：

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,固体药品的取用,液体药品的取用,金属的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（1）测定气体体积需要测定实验时的温度和压强才能计算气体物质的量；
（2）为使氢气完全被收集，应先加酸再加金属；
（3）要准确测量气体体积必须保持量筒内外气体的温度和压强相等，因此在读取量筒内气体的体积之前，应使试管和量筒内的气体都冷却至室温；再调节量筒内外液面高度使之相同；
（4）要缓慢移动量筒；
（5）依据锌和稀硫酸反应的电离关系可知反应的锌的物质的量和生成氢气标准状况下气体物质的量相同，据此计算锌的质量分数；
（6）杂质与稀硫酸不反应，可以加入过量稀硫酸全部反应后，称量剩余固体质量为杂质质量计算得到锌的质量分数．

解答：解：（1）实验时除需测定粗锌的质量、氢气的体积之外，需要准确测定实验时的温度和压强，用于计算气体物质的量得到锌的质量；
故答案为：测定实验时的温度、压强；
（2）加入固体试剂应按照规定的方法加入，以免损坏试管．故答案为：先向试管中加入适量稀硫酸，再将试管倾斜，用镊子将粗锌放在试管口附近，塞好单孔橡皮塞，然后将试管缓缓竖起，使粗锌沿着试管内壁缓缓滑到试管底部；
（3）因为排出的气体是需要用排出的水的体积衡量的，而反应前后的量筒温度是不同的，因此，反应终止应该先停止加热，待体系恢复到室温时，才取出导管．这一步操作跟通常的实验不同，所以停止加热时导管的出口要高于量筒内的液面，此时即使不取出导管而停止加热，也不会造成水的倒吸；停止加热、回到室温后，将量筒下移以调节量筒内的液面与水槽一致，此时量筒内气体压强也为大气压，读数才是正确的；所以正确的操作顺序为：②使气体都冷却至室温；①调整量筒内外液面高度使之相同；③读取量筒内气体的体积；即②①③；
故答案为：②①③；
（4）由于测气体体积时必须使内外压强相等，故需调节量筒高度，使其中的液面与试管液面水平；故答案为：缓缓将量筒下移，使量筒内外液面相平；
（5）锌和稀硫酸反应的电离关系可知反应的锌的物质的量和生成氢气标准状况下气体物质的量相同，实验中测得粗锌质量为a g，得到的氢气体积是b L（已折算成标准状况），水蒸气的影响忽略不计，粗锌中锌的质量分数的计算式=bL×ρ g/L×

65

2a

×100%；故答案为：bL×ρ g/L×

65

2a

×100%；
（6）杂质与稀硫酸不反应，可以加入过量稀硫酸全部反应后，称量剩余固体质量为杂质质量计算得到锌的质量分数，就具体方案为使锌与足量稀硫酸充分反应，滤出剩余固体，洗涤、干燥，称量反应前后固体的质量；
故答案为：使锌与足量稀硫酸充分反应，滤出剩余固体，洗涤、干燥，称量反应前后固体的质量．

点评：本题较全面的考查化学实验双基知识．包括的考点有实验的操作、原理、数据的采用和处理，利用常用的中学仪器做定量实验．实验方案的设计和步骤是解题关键，题目难度中等．