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热点回头专练 气体定量测定在试验中的强化应用(老师用书独具)
1．某试验小组利用反应2CuO＋2Cl22CuCl2＋O2测定铜的近似相对原子质量，可供选择的装置如图所示。
方案一：通过测定反应物CuO的质量m(CuO)和产物O2的体积V(O2)来测定铜的近似相对原子质量。
(1)按气流方向从左到右用胶管(图中未画出)将选择的仪器组合成一套试验装置，连接挨次为a→( )( )→( )( )→( )( )→( ) ( )→b。
(2)装置B是由干燥管和碱式滴定管改造而成的测量气体体积的装置，试验前滴定管液面初读数为V1 L，试验后恢复到室温，调整装置两侧液面相平后得到末读数为V2 L，设室温时气体摩尔体积为Vm L·mol－1，且E装置中CuO的质量为m1 g，充分反应后生成CuCl2的质量为m2 g，则铜的近似相对原子质量的表达式为___________________________________________________
[用含m1、V1、V2的代数式表示]。
(3)若氧化铜中混有铜，则测定结果________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(4)装置E在试验过程中的主要现象是_________________________________。
方案二：利用A、D、E、F四套装置(尾气由其他的装置处理)完成测定任务。
(5)你认为测定的物理量有___________________________________________
(写出一组)，按你测定的物理量，写出铜的近似相对原子质量的表达式：___________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 方案一：通过测定反应物CuO的质量m(CuO)和产物O2的体积V(O2)来测定铜的近似相对原子质量；方案二：通过测定反应物CuO的质量和产物CuCl2的质量来测定铜的近似相对原子质量。试验前要设计得到纯洁的Cl2，装置A：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，得到Cl2中含有HCl和水蒸气，用装置D来除去HCl，用装置F干燥Cl2。在装置E中发生反应2CuO＋2Cl22CuCl2＋O2。当用方案一时，先用装置C(碱石灰)除去多余的氯气，再用装置B测量V(O2)，因此方案一仪器连接挨次为a→ef→ij→gh→cd→b。
2CuO ～ O2
2M(Cu)＋32 Vm
m1 V1－V2
＝，M(Cu)＝－16。
CuO ～ CuCl2
M(Cu)＋16 M(Cu)＋71
m1 m2
＝，
可得M(Cu)＝。
答案 (1)e f i j g h c d
(2)－16 (3)偏大
(4)固体由黑色变成棕黄色
(5)m1、m2
2．某同学利用氯酸钾分解制氧气的反应，测定氧气的摩尔质量，试验步骤如下：
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，精确 称量，质量为a g。
②装好试验装置。
③检查装置气密性。
④加热，开头反应，直到产生肯定量的气体。
⑤停止加热(如图所示，导管出口高于液面)。
⑥测量收集到的气体的体积。
⑦精确 称量试管和残留物的质量为b g。
⑧测量试验室的温度。
⑨把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把试验桌面整理洁净。
⑩处理试验数据，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？__________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)以下是测量收集到的气体体积必需包括的几个步骤：
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。这三步操作的正确挨次是________(请填写步骤代号)。
(3)测量收集到的气体体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？________________________________________________________________。
(4)假照试验中得到的氧气体积是c L(已换算为标准状况)，水蒸气的影响忽视不计，氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c，不必化简)M(O2)＝_______________________________________________________________。
解析 解答定量试验题的一般方法为先看试验目的，再分析试验的反应原理和计算原理。
该试验的反应原理为2KClO32KCl＋3O2↑
计算原理为M(O2)＝，m(O2)＝a g－b g，n(O2)＝＝，所以，该试验的关键在于精确 测定氧气的体积。而气体的体积取决于两个因素：一是温度，二是压强。这就要求读数时，气体温度要与室温全都，量筒内外压强全都。在弄清原理后，再考虑试验的每一步操作。
答案 (1)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，并形成稳定的液柱，表明装置不漏气 (2)②①③ (3)渐渐将量筒上下移 (4)
3．某课外爱好小组为探究某种合金(含Mg、Al)中铝的含量，设计如图装置进行试验。
(1)如何检查该装置的气密性？___________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)写出该合金与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：______________________ _________________________________________________________________。
(3)使足量氢氧化钠溶液与a g合金(固体M)充分反应，进入量气管的气体体积为V mL(已换算成标准状况，下同)。若a＝0.036，V＝22.4，该合金中铝的质量分数是________。
(4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，与a g合金粉末充分反应，则进入量气管内的气体体积________(填“>”、“<”或“＝”)V mL；利用测得的气体体积能否对合金中的Al含量进行计算？________(填“能”或“否”)。
解析 (3)合金中只有Al可以和NaOH溶液反应，依据反应2OH－＋2Al＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑，计算得参与反应的Al为0.018 g，可以求出合金中铝的质量分数为50%；(4)Mg和Al都可以与盐酸反应放出氢气，故改为盐酸后产生的气体体积比原来大，依据镁和铝与盐酸的反应可以列出方程组计算出合金中Al和Mg的质量。
答案 (1)安装好装置并在量气管中加水，向上(或向下)移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管液面维持肯定的高度差，说明装置气密性良好
(2)2OH－＋2Al＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑
(3)50% (4)> 能
4．饱和氯水与石灰石反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。某爱好小组进行了如下试验探究。
试验一：定性争辩。
①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20 mL饱和氯水(如图所示)，充分反应，有少量气泡产生，溶液浅黄绿色褪去；
②过滤，将滤液滴在有色布条上，发觉滤液比氯水的漂白性更强；
③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下试验：
第一份与石灰水混合，马上产生大量白色沉淀；
其次份与稀盐酸混合，马上产生大量无色气体；
第三份滤液加热，看到滤液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测，上述试验中产生的无色气体均为CO2。请回答：
(1)反应后所得的溶液漂白性比氯水强的缘由是_______________________ _________________________________________________________________。
(2)依据上述试验可推知：滤液中的溶质除CaCl2、HClO外，还有________(填写溶质的化学式)。
试验二：定量争辩。
在圆底烧瓶底部，用一塑料网包住块状石灰石(过量)与150 mL饱和氯水反应，按下图所示装置试验，待不再产生气泡后，将塑料网中剩余的石灰石提出液面，将装置密封后再加热，煮沸烧瓶中的液体，量筒中的气体不再增加时停止试验。
请回答：
(3)试验结束后检测到量筒中收集到的气体除CO2外还有O2，请写出Ⅰ中产生O2的化学反应方程式______________________________________________。
(4)为削减用装置Ⅲ收集气体过程中CO2因溶解而造成的损失，请你对装置Ⅲ进行改进(水槽中仍为水)，最简洁的方法是____________________________。
解析 (1)由于次氯酸的酸性弱于碳酸的酸性，但强于HCO3－的酸性，所以碳酸钙只与盐酸反应，与氯水中的次氯酸是不反应的。即CaCO3消耗了氯水中的盐酸，使可逆反应Cl2＋H2OHCl＋HClO的平衡向右移动，HClO浓度增大，所以漂白性增加。
(2)第一份滤液与石灰水混合，马上产生大量白色沉淀，其次份与稀盐酸混合，马上产生大量CO2，因此可以推断白色沉淀是碳酸钙，所以滤液中还存在的溶质是碳酸氢钙。
(3)次氯酸不稳定，受热易分解生成氧气和氯化氢，反应方程式为2HClO2HCl＋O2↑。
(4)气体的溶解度随温度的上升而降低，所以要减小CO2溶解带来的损耗，可以将水槽中的水换为热水。
答案 (1)CaCO3消耗了氯水中的盐酸，使可逆反应Cl2＋H2OHCl＋HClO的平衡向右移动，HClO浓度增大
(2)Ca(HCO3)2 (3)2HClO2HCl＋O2↑
(4)将水槽中的水换为热水(答案合理即可)
5．有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下试验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。
(1)加热前通入空气的目的是_______________________________________，
操作方法为_______________________________________________。
(2)装置A、C、D中盛放的试剂分别为：A_______________，C____________，D____________。
(3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl的含量将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同)；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3的含量将________；若撤去E装置，则测得Na2CO3·10H2O的含量将________。
(4)若样品质量为w g，反应后C、D增加的质量分别为m1 g、m2 g，由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为________(用含w、m1、m2的代数式表示)。
解析 (2)A、C、D都是U形管，不能盛液体试剂，只能盛固体试剂。A处试剂必需同时吸取CO2和水蒸气。故A处盛的是碱石灰；C、D两处分别吸取水蒸气和CO2，故C处可盛无水硫酸铜(或无水CaCl2、P2O5等)，D处可盛碱石灰。
(3)若A装置盛放NaOH溶液只吸取CO2，不吸取水蒸气，则混合物中产生水蒸气的Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会增大，因此测得的NaCl的含量会偏低；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则水蒸气总质量减小，Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会减小，但是NaHCO3的质量是依据CO2的质量进行计算，所以测得的NaHCO3的含量不受影响；若撤去E装置，则D装置可吸取来自外界空气中的CO2，使得NaHCO3的质量在计算中会增大，故测得的Na2CO3·10H2O的含量会偏低。
(4)NaHCO3的质量分数：×2×84 g·mol－1÷w g×100%＝%。
答案 (1)除去装置中的水蒸气和二氧化碳 关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止 (2)碱石灰 无水硫酸铜(或无水CaCl2、P2O5等) 碱石灰 (3)偏低 无影响 偏低
(4)%
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