Question

7．某兴趣小组的同学设计了如图装置进行试验探究，请回答下列问题：
（1）为准确读取量气管的读数，除视线应与量气管凹液面最低处向平，还应注意使气体冷却至室温，量气管中的液面与漏斗中的液面要相平齐若考虑分液漏斗滴入烧瓶中液体的体积（假设其它操作都正确），则测得气体的体积将无影响（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（2）若在烧瓶中放入生铁，用此装置验证生铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀．
 ①通过分液漏斗向烧瓶中加入的试剂可选用下列ac（填序号）
a．NaOH溶液     b．C₂H₅OH      c．NaCl溶液   d．稀硫酸
②能证明生铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀的现象是量气管液面会下降．
（3）若烧瓶中放入粗铜片（杂质不参与反应），分液漏斗内放稀硝酸，通过收集并测量NO气体的体积来探究粗铜样品的纯度．你认为此方法是否可行不可行，铜与稀硝酸反应生成的NO会与空气的氧气反应生成二氧化氮，进而与水生成硝酸，会影响NO的体积的测定（填“可行”或“不可行”，若填“不可行”请说明原因）．
（4）为探究MnO₂在H₂O₂制取O₂过程中的作用，将等量的H₂O₂加入烧瓶中，分别进行2次实验（气体体积在同一状况下测定）：

序号	烧瓶中的物质	测得气体体积
实验1	20mL H2O2，足量MnO2	V1
实验2	20mL H2O2，足量MnO2和稀硫酸	V1＜V2＜2V1

若实验1中MnO₂的作用是催化剂，则实验2中发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑、H₂O₂+MnO₂+H₂SO₄=2H₂O+O₂↑+MnSO₄．
（5）若烧瓶中放入镁铝合金，分液漏斗内放NaOH溶液，分别进行四次实验，测得以下数据（气体体积均已换算成标准状况）：

编号	镁铝合金质量	量气管第一次读数	量气管第二次读数
Ⅰ	1.0g	10.00mL	346.30mL
Ⅱ	1.0g	10.00mL	335.50mL
Ⅲ	1.0 g	10.00mL	346.00mL
Ⅳ	1.0g	10.00mL	345.70mL

则镁铝合金中镁的质量分数为73%．

Answer 1

分析 （1）要准确读取量气管的读数，应保持烧瓶内外气体的压强、温度都相同；当分液漏斗内的液体滴入烧瓶时，烧瓶中气体也有一部分进入分液漏斗；
（2）若在烧瓶中放入生铁，用此装置验证生铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，选用的电解质溶液应为中性或碱性，如果用酸性电解质，有可能发生析氢腐蚀，当铁粉发生吸氧腐蚀时，烧瓶内的氧气会被吸收，会导致烧瓶内的压强减小，据此分析；
（3）装置中有空气，铜与稀硝酸反应生成的NO会与空气的氧气反应生成二氧化氮，进而与水生成硝酸，会影响NO的体积的测定；
（4）二氧化锰既可作催化剂，同时二氧化锰又有氧化性，在酸性条件下可以氧化双氧水生成氧气，所以有V₁＜V₂＜2V₁，据此书写化学方程式；
（5）烧瓶中放入镁铝合金，分液漏斗内放NaOH溶液，镁铝合金中镁的质量分数，利用铝与氢氧化钠反应生成氢气，根据氢气体积计算出铝的质量，进而计算出镁的质量，确定镁的质量分数，根据表中的数据可知，实验Ⅰ中氢气的体积为336.30mL，实验Ⅱ中氢气的体积为325.50mL，实验Ⅲ中氢气的体积为336.00mL，实验Ⅳ中氢气的体积为335.70mL，四组数据中，实验Ⅱ的数据偏差较大，为偶然误差，舍去，所以实验中制得的氢气的体积为三个实验中的平均值，即336.00mL，据此计算．

解答 解：（1）要准确读取量气管的读数，应保持烧瓶内外气体的压强、温度都相同，所以读数时应注意使气体冷却至室温，量气管中的液面与漏斗中的液面要相平齐，当分液漏斗内的液体滴入烧瓶时，烧瓶中气体也有一部分进入分液漏斗，所以分液漏斗内的液体滴入烧瓶对实验结果没有影响，
故答案为：使气体冷却至室温，量气管中的液面与漏斗中的液面要相平齐； 无影响；
（2）①若在烧瓶中放入生铁，用此装置验证生铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，选用的电解质溶液应为中性或碱性，如果用酸性电解质，有可能发生析氢腐蚀，故选ac；
②当铁粉发生吸氧腐蚀时，烧瓶内的氧气会被吸收，会导致烧瓶内的压强减小，所以生铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀的现象是量气管液面会下降，
故答案为：量气管液面会下降；
（3）装置中有空气，铜与稀硝酸反应生成的NO会与空气的氧气反应生成二氧化氮，进而与水生成硝酸，会影响NO的体积的测定，所以这个装置不能用来探究粗铜样品的纯度，
故答案为：不可行，铜与稀硝酸反应生成的NO会与空气的氧气反应生成二氧化氮，进而与水生成硝酸，会影响NO的体积的测定；
（4）二氧化锰既可作催化剂，同时二氧化锰又有氧化性，在酸性条件下可以氧化双氧水生成氧气，双氧水分解时2molH₂O₂产生1molO₂，氧化时1molH₂O₂产生1molO₂，所以有V₁＜V₂＜2V₁，所以实验2中发生反应既有双氧水的分解，又有双氧水被二氧化锰的氧化，反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑、H₂O₂+MnO₂+H₂SO₄=2H₂O+O₂↑+MnSO₄，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑、H₂O₂+MnO₂+H₂SO₄=2H₂O+O₂↑+MnSO₄；
（5）根据表中的数据可知，实验Ⅰ中氢气的体积为336.30mL，实验Ⅱ中氢气的体积为325.50mL，实验Ⅲ中氢气的体积为336.00mL，实验Ⅳ中氢气的体积为335.70mL，四组数据中，实验Ⅱ的数据偏差较大，为偶然误差，舍去，所以实验中制得的氢气的体积为三个实验中的平均值，即336.00mL，其物质的量为0.015mol，根据电子得失守恒可知2Al～3H₂，所以铝的物质的量为0.01mol，所以铝的质量为0.27g，镁的质量为1.0g-0.27g=0.73g，则镁的质量分数为$\frac{0.73}{1.0}$×100%=73%，
故答案为：73%．

点评 本题比较综合，涉及原电池、实验基本操作、化学计算、物质组成测定等，（4）中反应方程的书写是难点，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力，题目难度中等．