Question

为了测定某烷烃样品（丁烷，并含少量丙烷等气态烃）的平均相对分子质量，设计了下面的实验：
①取一个配有合适胶塞的洁净、干燥的锥形瓶，准确称量，得到质量为m₁．
②往锥形瓶中通入干燥的该烷烃样品，塞好胶塞，准确称量；重复操作，直到前后两次称量结果基本相同，得到质量m₂．
③往锥形瓶内加满水，塞好胶塞，称量得到质量m₃．
已知实验时的温度T（K），压强p（kPa），水的密度ρ_水（g?mL^-1），空气的平均相对分子质量为29.0，密度ρ_空气（g?L^-1）．回答下列问题：
（1）本实验的原理是（具体说明）

根据阿伏加德罗定律，同温同压下，两种同体积的不同气体的质量之比等于它们的相对分子质量之比．

．
（2）步骤②中为什么要重复操作，直到前后两次称量结果基本相同？答

为了保证瓶内的空气已完全被排出，并充满了样品气体．

．
（3）具体说明本实验中怎样做到每次测量都是在相同体积下进行的．
（4）由实验测得该烷烃的平均相对分子质量是

29.0×

m样品

m空气

或29.0×

m2-m1

m3-m1

×

ρ水

ρ空气

（列算式）．

Answer 1

分析：（1）根据阿伏加德罗定律，阿伏加德罗定律，同温、同压下，同体积的各种气体都含有相同的分子数．
（2）为了保证瓶内的空气已完全被排出，并充满了样品气体；
（3）第一次称量前，锥形瓶塞紧胶塞后，在瓶口处的胶塞上做一记号，以后每次测量，胶塞塞入瓶口的位置都以此为准；
（4）本实验是在同温、同压下，分别测定同体积含杂质的丁烷气和空气的质量（m_样品、m_空气）来求得样品气的平均相对分子质量（M_样品）．

解答：解：（1）根据阿伏加德罗定律，同温、同压下，同体积的各种气体都含有相同的分子数，所以同温、同压下，两种同体积的不同气体的质量之比等于它们的相对分子质量之比，故答案为：根据阿伏加德罗定律，同温同压下，两种同体积的不同气体的质量之比等于它们的相对分子质量之比．
（2）为了保证瓶内的空气已完全被排出，并充满了样品气体，故答案为：为了保证瓶内的空气已完全被排出，并充满了样品气体．
（3）第一次称量前，锥形瓶塞紧胶塞后，在瓶口处的胶塞上做一记号，以后每次测量，胶塞塞入瓶口的位置都以此为准，故答案为：第一次称量前，锥形瓶塞紧胶塞后，在瓶口处的胶塞上做一记号，以后每次测量，胶塞塞入瓶口的位置都以此为准．
（4）根据题意可得：①m₁=m_瓶+m_空气 ②m₂=m_瓶+m_样品 ③m₃=m_瓶+m_水，③-①得m₃-m₁=m_水-m_空气，因为m_水≥m_空气，所以m_水=m₃-m₁（小量忽略法）
 所以V_瓶=

m(水)

ρ(水)

=

(m3-m1)

ρ(水)

      m_空气=ρ_空气×

(m3-m1)

ρ(水)

   ②-①得  m_样品=（m₂-m₁）+m_空气
因为

M(样品)

M(空气)

=

m(样品)

m(空气)

，所以M_样品=M_空气×

m(样品)

m(空气)

=29.0×

m(样品)

m(空气)

=29.0×

m2-m1

m3-m1

×

ρ水

ρ空气

；
故答案为：29.0×

m(样品)

m(空气)

=29.0×

m2-m1

m3-m1

×

ρ水

ρ空气

．

点评：本题考查学生对阿伏加德罗定律的理解程度，同时考查学生对一些最基本的实验操作目的和方法是否掌握和理解．