Question

4．某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应，测定氧气的摩尔质量．实验步骤如下：
①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量，质量为ag．
②装好实验装置．③检查装置气密性．④加热，开始反应，直到产生一定量的气体．
⑤停止加热（如图，导管出口高于液面）．⑥测量收集到气体的体积．
⑦准确称量试管和残留物的质量为bg．⑧测量实验室的温度．
⑨把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把实验桌面收拾干净．
⑩处理实验数据，求出氧气的摩尔质量．
回答下列问题：
（1）如何检查装置的气密性？将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后有少量水进入导管，表明不漏气．
（2）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：②①③（请填序号）．
（3）测量收集到气体体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？慢慢将量筒向下移．
（4）如果实验中得到的氧气体积是 c L（25℃、1.01×l0⁵ Pa），水蒸气的影响忽略不计，氧气的摩尔质量的计算式为（含 a、b、c，不必化简）：M（O₂）=$\frac{298×22.4×（a-b）}{273c}$（g/mol）．

Answer 1

分析 （1）通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；一般用到的方法有：空气热胀冷缩法、注水法等；据此解答；
（2）从气体的热胀冷缩和读量筒中气体体积的方法两方面进行分析；
（3）观察装置图可知，量筒内液面高于水槽液面，只要将量筒慢慢下移即可，从气体的热胀冷缩和读量筒中气体体积的方法两方面进行分析；
（4）依据理想气体状态方程：PV=nRT，结合标况下期气体摩尔体积，计算25℃、1.01×l0⁵ Pa下Vm，然后计算氧气的质量和物质的量，依据M=$\frac{m}{n}$计算．

解答 解：（1）装置气密性检查方法：将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后有少量水进入导管，表明不漏气；
故答案为：将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后有少量水进入导管，表明不漏气；
（2）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，所以正确的顺序为：②①③；
故答案为：②①③；
（3）试管和量筒内的气体都冷却后，量筒内的液面一定高于量筒外的液面，慢慢将量筒下移，量筒上方气体体积减小，压强增大，当量筒内气体压强等于外界大气压时，量筒内液面和水槽内液面相平；
故答案为：慢慢将量筒下移；
（4）273K、1.01×l0⁵ Pa，Vm=22.4L/mol，设298K、1.01×l0⁵ Pa，气体摩尔体积为Vm′，依据理想气体状态方程：PV=nRT，V=$\frac{nRT}{P}$，得$\frac{22.4L/mol}{273K}$=$\frac{{V}_{m}′}{298K}$，解得Vm′=$\frac{298}{273}$×22.4L/mol，
氧气的质量=（a-b）g；
n=$\frac{V}{Vm′}$=$\frac{c}{\frac{298}{273}×22.4}$；
依据M（O₂）=$\frac{m}{n}$=$\frac{298×22.4×（a-b）}{273c}$（g/mol）；
故答案为：$\frac{298×22.4×（a-b）}{273c}$（g/mol）；

点评 本题为实验题，侧重考出制取气体装置气密性检验、气体体积测量方法，熟悉基本实验操作是解题关键，题目难度不大．