Question

测定1 mol氧气在标准状况下所占体积的实验操作步骤如下：

①按下图装配实验装置。

②洗净试管然后充分干燥。

③向500 mL烧瓶里装满水，向500 mL烧杯里加入少量水，把连接烧瓶和烧杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也装满水，中间不要留下气泡，然后用弹簧夹把橡皮管B夹紧。

④称得试管的质量为14.45 g，往试管里加入KClO₃和MnO₂的混合物，再称其质量为15.95 g。

⑤打开弹簧夹，把烧杯举起使烧瓶和烧杯中的水面一致，再关闭弹簧夹，然后把烧杯中的水倒掉。

⑥打开弹簧夹，加热试管的混合物到不再产生气体，即水不再流向烧杯时为止。

⑦反应完毕后把装置放置冷却到室温。

⑧调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致，然后再关闭弹簧夹。

⑨用500 mL量筒测量烧杯里水的体积为285.0 mL，把它换算为标准状况下氧气的体积为279.7 mL。

⑩再称量冷却后试管的质量为15.55 g。

(1)在操作⑦中，装置冷却时，玻璃管C的出口，一直要在烧杯的水中，不能离开水面，其理由是        。

(2)简述操作⑧的必要性，即为什么要调节烧杯的高度，使烧瓶和烧杯中的水面一致？        。

(3)标准状况下，1 mol氧气所占的体积(保留小数后两位)为        L；混合物中MnO₂的质量分数为        。

Answer

(1)温度降低时，烧瓶内的压强降低，这时烧杯中的水就会回流，从而可以准确地求出气体的体积 (2)如果烧瓶中气体的压强和外界大气压不一致，就不能准确地测出气体体积 (3)22.38；32%

【解析】这是一道利用阿伏加德罗定律测定1 mol氧气在标准状况下所占体积的实验题。其原理是通过测量排出的水的体积，进而确定产生的氧气的体积，成功的关键是烧瓶内的气体在反应前后是否处于同一状态(即是否同温同压)，由于气体体积的大小受温度、压强的影响，若液面不一致，则造成压强的改变，使误差增大。若反应完后未冷却至室温，则会更多地偏离标准状况，使结果不准确。(3)有关计算如下：KClO3和MnO2总质量为15.95 g－14.45 g＝1.50 g，由2KClO32KCl＋3O2↑可知，分解后减少的质量即为O2的质量；m(O2)＝15.95 g－15.55 g＝0.4 g，则n(O2)＝＝0.0125 mol，又知V(O2)＝279.7mL(标准状况)，故1molO2在标准状况下的体积为V′(O2)＝≈22.38 L。

另外，设KClO3的质量为x，

由2KClO32KCl＋3O2↑

2×122.5 g 3×32 g

x 0.4 g

解得x≈1.02 g，则m(MnO2)＝1.50 g－1.02 g＝0.48 g，

w(MnO2)＝×100%＝32%。